有限元模型与材料属性在云梯车梯架结构简化处理    番禺云梯车出租, 云梯车价格, 云梯车多少钱   依照上述建模方案和模型简化规则，参照给出的云梯车梯架结构生产图纸，通过三维软件UG建立云梯车梯架结构的三维几何模型。建好的三维模型结构：梯架结构三维模型梯架结构由四节伸缩式梯架结构组合而成，建模中分别用四种颜色标识。梯架一底端有梯架托架简化结构，托架尾端与回转支承铰链接，托架顶端下方与两变幅液压油缸链接（未画出）。每节梯架通过下弦杆与上节梯架弦杆耦连接而成，下弦杆尾端设有安全挡块。 文中各梯架均采用不同尺寸型钢焊接而成，其中上弦杆、护栏和底部踏杆采用普通型口字方钢焊接而成，钢材厚度5mm，力学性能和使用性能较好。踏杆是连接梯架结构两侧对称结构的关键件，工作中主要承受救援消防员体重及消防水带自重力，踏杆对梯架结构的静力学性能和动力学模态及振型影响较大。下弦杆为梯架结构主要受力件，除承受梯架自身重力外，还承受踏杆两侧的侧拉力，且相邻梯架通过此处结构耦合连接，结构受力较为复杂。文中选用优质型、变T型槽钢与变口字方钢焊接而成，变T型槽钢钢材厚度5mm，变口字方钢钢材厚度10mm， 分别为上弦杆结构截面图和下弦杆结构截面图：四节梯架长度依次增大，相邻梯架的两侧护栏内侧间距按140mm的间距依次减小；四节梯架上弦面齐平，上、下弦杆间弦高距离有规律减小；四节梯架的下弦杆截面尺寸、上弦杆截面尺寸、护栏截面尺寸、底面踏杆尺寸和踏杆间距皆相等。

       基础上UG建模，忽略圆角、倒角等细节，将建好的梯架结构三维模型导入到ANSYSWorkbench软件中，进行去除重线、重面、衍生面等处理，以便下一步单元网格划分的顺利进行。梯架结构三维模型导入到ANSYSWorkbench并进行处理后的效果图：本文中研究云梯车梯架结构的主体部分采用材料为进口高强度70钢30，具体力学参数为：弹性模量E2.06*105MPa，泊松比0.3，密度337.85*10kg/m，屈服极限强度700sMPa。

        网格划分利用ANSYSWorkbench软件进行模型的网格划分时，必须要考虑单元结构的整体规模。网格划分过细，能提高模型计算的精度和准确度，但却要花费非常多的时间和静力，网格划分须综合考虑计算需求和计算效率的影响。文中梯架结构三维建模时，已做适当的模型简化，结构较为规整，网格划分采用软件自带的自动网格划分功能即可。设定整体网格质量标准为“Fine”、网格单元大小为100mm，对于梯架结构受力较为复杂的下弦杆，手动设置网格单元大小为10mm，其余默认。ANSYSWorkbench软件完成网格划分后，得到681747个节点和357085个单元，经检验网格质量较好，满足计算需求。 当云梯车处于最大伸缩量S及最小变幅角0和最大变幅角75时，梯架结构的整体性能是本文研究中需要重点分析的两种工况。其中，水平全伸工况是云梯车的力学最危险工况，最大高度全伸工况是云梯车的重点分析工况。最危险工况及最大高度全伸工况下，梯架结构通过两变幅油缸支撑在转台上，给定托架底端端面固定约束。梯架工作中主要受自重、工作斗及工作载荷力作用（软件仿真，假定不受风载荷作用），梯架及工作斗自重载荷均匀作用于梯架本身，工作载荷简化为加载在梯架四顶端的集中力。根据国家标准和欧美标准规定31，结合静力情况下应力测试载荷为额定载荷的1.5倍要求，本文研究云梯车的额定载荷为450kg，因此应力测试载荷取450*1.5=675kg，重力系数取9.8m/s2。 云梯车在最危险工况和最大高度全伸工况、测试载荷及托架底面约束条件下的静力学性能。具体步骤为由ANSYSWorkbench软件计算并显示出梯架结构在两种工况下的应力云图和位移云图，得到其最大应力和最大位移，结合梯架采用材料特性，检验其研究参数的合理性和可靠性，并根据计算结果讨论分析，提出改进建议，为后续梯架结构优化提供基础。

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       计算结果ANSYSWorkbench软件对梯架结构在测试载荷及约束条件下分别计算两种工况的静力学性能，经过约2个小时的计算，得到云梯车在最危险工况和最大高度全伸工况下29梯架结构的应力云图和位移云图：（1）应力云图下分别为梯架结构在最危险工况和最大高度全伸工况下的等效应力云图：梯架结构在最危险（水平全伸）工况下的最大应力为256.12MPa，远大于其处于最大高度全伸工况下的最大应力29.29MPa，最危险工况下的梯架应力情况更明显，梯架结构在最危险工况下的最大应力出现在梯架三的下弦杆顶部上端面，梯架四处最大应力局部放大云图： 本文研究云梯车梯架结构在两种工况、测试载荷及约束下的最大应力为256.12MPa，最大位移为2.31m。最危险工况下的梯架结构最大应力发生在梯架三下弦杆顶部上端面处，护栏两侧对称。除最大应力外，梯架一的上弦杆后端是应力比较大的危险区域，应力值达到166.22MPa；梯架二和梯架三的最大应力亦发生在相应梯架后端的上弦杆处；梯架四的较大应力出现在其上弦杆处，应力值仅为31.34MPa。最危险工况下的梯架结构最大位移发生在梯架四顶端的工作斗处。此外，最大高度全伸工况下的梯架应力及位移皆较小，仅为29.29MPa和0.28m，梯架结构的静力学分析主要参考其最危险工况下的计算数据。梯架结构除最大应力256.12MPa外，应力较大值皆发生在每节梯架的上弦杆处，各应力乘以结构安全系数2，结果皆小于70钢的屈服强度700MPa。梯架结构危险区域截面安全系数较高，从轻量化角度出发，梯架结构存在可优化空间。梯架结构最大位移为2.31m，位移偏移量较大；云梯车工作时，梯架材料受拉受压变形明显，长期使用存在较大安全隐患，且较大的位移变形量不利于工作斗救援位置的确定。此外，梯架结构底部踏杆截面尺寸为40*50*1020mm3，假设踏杆单独承受200kg质量，由材料力学公式可得，踏杆最大弯曲应力为76.5MPa，远小于70钢屈服强度，踏杆尺寸存在优化空间。同时，底部踏杆“一”形并列设计结构，虽然节距250mm设计合理，但消防员实际救援中易发生脚下踏空而造成生命危险，影响救援工作的展开。

    

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