基于ANSYS的桥式起重机主梁CAE平台的开发.docx

基于ANSYS的桥式起重机主梁CAE平台的开发
摘要
桥式起重机主梁是起重机结构中至关重要的组成部分，其在受力情况下必须保证其强度和刚度，从而保证其运行的安全性和稳定性。本文以ANSYS为平台，开发了一套桥式起重机主梁的CAE分析系统，通过对该系统的介绍，以及对其在实际应用中的优势和不足进行探讨，可以更好地帮助工程师和运营者对桥式起重机主梁的性能进行评估和优化，提高其运行效率、降低运维成本。
关键词：桥式起重机；主梁；CAE分析系统；ANSYS
引言
桥式起重机主梁是起重机结构中最重要的组成部分之一，它负责承受起重重物的重量和其它多方向的载荷。因此，在设计阶段，必须根据实际需求和场地条件考虑主梁的尺寸、材料和受力情况，以确保主梁的强度和刚度能够满足运行要求。然而在实际进行设计计算和优化分析时，由于所受载荷的非线性、变形、热应力等因素，往往比较繁琐和复杂，需要借助计算机辅助工程（CAE）分析技术进行模拟和仿真分析。
ANSYS是一款强大的有限元分析软件，可应用于结构、流体、电磁和多物理场分析等各方面。本文将以ANSYS为分析平台，介绍一套桥式起重机主梁CAE分析系统的开发，包括模型构建、预处理、求解、后处理等整个分析流程，希望对桥式起重机设计流程中的CAE分析提供一个参考。
模型构建
在模型构建阶段，需要对主梁的表观结构进行参数化建模，以便于后面的求解和分析。ANSYS中的Workbench平台提供了一种cDesign模块，可以进行CAD文件的导入和参数化建模。使用cDesign模块可以将主梁的CAD文件转化为可以直接进行ANSYS分析的SolidWorks模型。
对于桥式起重机主梁结构，在建模过程中需要考虑以下几个方面的参数化设计：
（1）主梁材料参数，例如弹性模量、泊松比、密度等；
（2）主梁的物理尺寸和几何形状，例如梁的长度、高度、宽度、壁厚等；
（3）起重机斜拉杆和线缆等方面的约束参数。
预处理
在进入分析过程时，需要进行几何模型的几何建模并自动网格划分。ANSYS提供两种网格生成方式：一种是自动划分方式，即ANSYS自动划分出网格；另一种是手动划分方式，即工程师手动选择核心部分进行网格划分。
众所周知ANSYS软件需要大量的RAM（内存）和计算性能。在网格划分过程中，如果选择的节点和单元过多，则会导致计算机内存不足，仿真分析失败，所以需要对网格的数量和质量进行细致的考虑和优化。
求解
在求解过程中，需要根据主梁在实际载荷下的受力情况进行计算。主要包括桥架的受力分析和线缆张力分析，以及最大应力和最大应变等参数。根据实际情况，可以选择不同的求解方式，例如静态分析、动态分析等。
在分析过程中，需要根据实际情况，调整模型参数，重新进行预处理，确保计算结果能够得到合理的优化。
后处理
在完成求解后，需要对数据进行后处理和优化分析。在ANSYS中，可以进行多种图形输出，例如部分应力云图、变形云图、位移云图、径向力云图、热云图等。
同时，在模拟计算后的分析结果中，可以对设计提出建议和优化；例如是否可以从材料成本、几何形状和垂直方向上进行改进，以便于提高桥式起重机的效率、降低生产成本和维修更换成本、以确保运输的安全和稳定。
结论
桥式起重机主梁在实际生产中使用广泛，保证其强度和刚度，尤为重要。在常规的设计分析过程中，结合ANSYS作为分析工具，将可以大大提高设计质量和降低生产成本，同时使得分析结果更准确、更有利于改进设计方案。本文介绍的桥式起重机主梁CAE分析系统的开发提供了一种实际应用的解决思路，在实际应用中具有重要的参考价值。