帶有腰繩裝置的桁架臂非線性應力分析與研究.pdf

1、隨著大噸位履帶起重機的發(fā)展以及高強管材的使用，長細桁架臂不斷被采用。但由于剛性差的問題限制了臂架長度的增加，然而為了達到預定的起升高度及幅度，增加臂長是唯一的方式，于是研究長細桁架臂的非線性問題變得尤為重要。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)定性差的問題，但是關(guān)于帶腰繩臂架系統(tǒng)的相關(guān)計算理論并不成熟。目前常用的有限元試算法會因建模復雜及非線性不收斂的問題而花費大量時間成本。
　　針對上述問題，本文對帶腰繩長細桁架

2、臂的受力特點進行深入分析，并基于二階效應理論及撓曲線微分方程推導臂架應力計算公式。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。臂架同時受軸向力，與前面的初撓度結(jié)合勢必會產(chǎn)生附加彎矩，然后計算附加彎矩對臂架應力的影響，在假定軸向力保持不變的情況下將計算結(jié)果疊加，根據(jù)軸向壓彎構(gòu)件的受力特點計算臂架應力。鑒于上述方法撓度計算的復雜性，為能同時獲取相應的臂架應力與撓度，本文對臂架非線性數(shù)值算法進行了改進，并以MATLAB

3、平臺為基礎(chǔ)，編程實現(xiàn)了臂架應力及撓度的計算。同時針對算例，分析了腰繩長度的設計準則。論文的主要工作內(nèi)容及成果如下:
　　(1)參閱相關(guān)文獻對履帶起重機桁架臂受力特點進行深入分析，借助二階P-δ效應理論及撓曲線微分方程對臂架應力計算公式進行了推導，得到考慮臂架變形的二階效應分析方法，通過該方法可以計算得臂架任意截面的應力值。
　　(2)鑒于腰繩、變幅拉板均為剛度較小的柔性部件，受力時會產(chǎn)生變形。本文在二階效應分析法基礎(chǔ)上，計算

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