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基于ANSYS的高空作业平台的有限元分析

宋兴龙  
【摘要】: 高空作业平台作为一种登高作业装备,用来运送工作人员和工作设备到指定高度进行作业,它不仅能用于船舶、建筑、消防、港口等行业的高空作业,还广泛地应用于城市电力、林业、装饰物等各种养护作业领域。 本文依据虚拟样机的现代设计理念与技术路线,针对GTBZ21型高空作业平台的工作机构,探讨了其物理样机的数字化建模与功能虚拟样机仿真与分析等软件集成应用的方法,建立了工作机构的CAD模型,并根据机械学、力学的基本原理对结构进行适当的简化,利用有限元分析软件ANSYS中提供的APDL语言对工作机构进行建模。分析了实际工作中三种危险工况下伸缩臂的静态结构强度,其结论是最大拉应力出现在第一节臂与变幅油缸铰接截面上表面的边缘,最大压应力出现在该截面处第一节臂下表面中间部位。通过对伸缩臂结构的屈曲分析可以看出,当吊栏中产生7KN的作用力时,第一节臂与变幅油缸铰接截面下表面将可能出现屈曲现象,结构将发生失稳。 本文通过对工作臂的模态分析研究,获得的工作机构的固有频率和五阶振型,其结果表明:固有频率和GTBZ21型空作业平台的工作频率相差较大,系统不会发生共振。 在理论分析的基础上,对典型工况下危险截面的应力和模态进行了测试,实测结果与有限元分析结果较为接近,验证了模型的正确性。 以有限元的分析结果为基础,以减少伸缩臂的重量为目标,以工作机构的强度和刚度为约束条件,对伸缩臂的结构进行了优化设计,得到优化结果,为结构改进提供了可靠的依椐。


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