帶有腰繩裝置的桁架臂非線性應(yīng)力分析與研究.pdf

1、隨著大噸位履帶起重機(jī)的發(fā)展以及高強(qiáng)管材的使用，長(zhǎng)細(xì)桁架臂不斷被采用。但由于剛性差的問(wèn)題限制了臂架長(zhǎng)度的增加，然而為了達(dá)到預(yù)定的起升高度及幅度，增加臂長(zhǎng)是唯一的方式，于是研究長(zhǎng)細(xì)桁架臂的非線性問(wèn)題變得尤為重要。腰繩輔助裝置可以顯著改善臂架系統(tǒng)受力狀態(tài)，解決臂架穩(wěn)定性差的問(wèn)題，但是關(guān)于帶腰繩臂架系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算理論并不成熟。目前常用的有限元試算法會(huì)因建模復(fù)雜及非線性不收斂的問(wèn)題而花費(fèi)大量時(shí)間成本。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)帶腰繩長(zhǎng)細(xì)桁架

2、臂的受力特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，并基于二階效應(yīng)理論及撓曲線微分方程推導(dǎo)臂架應(yīng)力計(jì)算公式。文中首先求取臂架僅在自重、臂頭彎矩、腰繩力影響下的截面彎矩及初撓度。臂架同時(shí)受軸向力，與前面的初撓度結(jié)合勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，然后計(jì)算附加彎矩對(duì)臂架應(yīng)力的影響，在假定軸向力保持不變的情況下將計(jì)算結(jié)果疊加，根據(jù)軸向壓彎構(gòu)件的受力特點(diǎn)計(jì)算臂架應(yīng)力。鑒于上述方法撓度計(jì)算的復(fù)雜性，為能同時(shí)獲取相應(yīng)的臂架應(yīng)力與撓度，本文對(duì)臂架非線性數(shù)值算法進(jìn)行了改進(jìn)，并以MATLAB

3、平臺(tái)為基礎(chǔ)，編程實(shí)現(xiàn)了臂架應(yīng)力及撓度的計(jì)算。同時(shí)針對(duì)算例，分析了腰繩長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。論文的主要工作內(nèi)容及成果如下:
　　(1)參閱相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)履帶起重機(jī)桁架臂受力特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，借助二階P-δ效應(yīng)理論及撓曲線微分方程對(duì)臂架應(yīng)力計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)，得到考慮臂架變形的二階效應(yīng)分析方法，通過(guò)該方法可以計(jì)算得臂架任意截面的應(yīng)力值。
　　(2)鑒于腰繩、變幅拉板均為剛度較小的柔性部件，受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形。本文在二階效應(yīng)分析法基礎(chǔ)上，計(jì)算

4、了腰繩及前拉板伸長(zhǎng)量對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，計(jì)算結(jié)果表明，兩者變形對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很小，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下可以忽略不計(jì)。
　　(3)上述二階效應(yīng)解析計(jì)算暫沒考慮臂架腹桿的影響。本文在考慮腹桿影響下對(duì)臂架慣性矩進(jìn)行等效，計(jì)算了腹桿對(duì)臂架應(yīng)力的影響。算例表明，腹桿剪力對(duì)臂架應(yīng)力影響不大，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可以不考慮腹桿剪力的影響。
　　(4)對(duì)臂架非線性數(shù)值算法進(jìn)行了改進(jìn)，并增加臂架應(yīng)力計(jì)算環(huán)節(jié)。通過(guò)改進(jìn)后的算法可以快速得到臂架撓度及應(yīng)力