有限元分析計算
1.有限元模型建立
有限元模型的建立，既要如實反映結(jié)構(gòu)特征，又要盡量降低模型的復(fù)雜程度，本著這一原則，我們對吊臂進(jìn)行了簡化。因為吊臂主要受壓彎作用，我們用梁單元beam181建模。按實際各節(jié)臂的臂長、搭接長度、滑塊位置畫線，然后將先前建立各節(jié)臂二維截面屬性賦給各節(jié)臂。吊臂頭部和滑輪都進(jìn)行了簡化處理。對模型進(jìn)行定義單元類型、材料屬性等，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
2.加載和添加約束
按實際受力進(jìn)行分解后加載到吊臂，包括吊重軸向和橫向分解力、鋼絲繩拉力和重力等。臂與臂之間耦合了x、y、z三個方向的自由度，并對吊臂后鉸點處進(jìn)行了約束，除了y方向的自由度不約束外，其它5個自由度都進(jìn)行了約束，另外對變幅油缸下鉸點和鋼絲繩也進(jìn)行了約束。加載約束后，用通用求解器進(jìn)行求解，得出計算結(jié)果。
3.計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果比較
選取兩種工況進(jìn)行比較，一種是全伸臂，即臂長為44.2m，仰角79°，吊重為10t，起升滑輪組倍率為3的情況;另一種是第一節(jié)油缸全伸，二節(jié)油缸伸1/3，即臂長為27.5m，仰角79°，吊重為20t，起升滑輪組倍率為4的情況。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，非線性計算方法和有限元模擬兩者得出的結(jié)果相近，說明本計算結(jié)果準(zhǔn)確。
計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果比較
實驗驗證
在現(xiàn)場進(jìn)行實驗驗證時，需要有選擇的采用在吊臂上貼電阻應(yīng)變片來測量吊臂的應(yīng)變，應(yīng)變片布置跟程序計算所選危險截面上的各點一致，最大誤差不超過20%，考慮到實際測試過程中風(fēng)載、砝碼重量、臂架上翹量、應(yīng)變片位置的完全準(zhǔn)確性等等各種誤差因素的累加，計算結(jié)果與實測結(jié)果可接受，表明程序計算結(jié)果真實可靠，對設(shè)計研發(fā)提供很大幫助。
計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果比較
本文使用了以非線性迭代算法開發(fā)的汽車起重機(jī)吊臂設(shè)計軟件，對柳工QY70型起重機(jī)產(chǎn)品的吊臂進(jìn)行了計算，而且在選取相同工況的情況下進(jìn)行了有限元模擬，最終比較結(jié)果得出兩者誤差在5%左右。通過現(xiàn)場試驗驗證，結(jié)果也相吻合。這表明本計算方法是切實可行的。