有限元分析法在起重设备管理中应用

有限元分析法在起重设备管理中应用

1.概述

在起重设备管理过程中，吊钩是需要重点关注的部位。原因在于吊钩是整台起重机最重要的受力部位，为防止出现安全事故的发生，很多企业中对吊钩一般是一年做一次检侧。但是日常起重设备管理过程中经常要对吊钩进行检查，检测不可能在每次检查过程中都要进行，而是经常采用放大镜对吊钩表面进行观察，及时早期发现裂纹做出处理。吊钩是一个形状及受力复杂的零件，日常检查过程中需要重点关注的部位在哪里正是我们在这里所需要讨论的问题。

通常经验告诉我们吊钩的危险断面在图1所示部位，该部位是钢丝绳与吊钩接触受力的部位，应该是应力最大的部位。但是其他部位的受力情况又是什么样子呢?吊钩应该重点对哪些部位进行检查呢?我们知道，传统材料力学的计算办法对吊钩这种形状复杂的零件很难处理，受力分析无法进行，这也是绝大多数人对吊钩的受力情况仅仅建立在经验告知的危险断面上。那么，吊钩受力情况就没有办法做出准确的分析么?

答案是否定的，随粉科学技术的发展，在航空、汽车等先进制造业中，有限元分析的办法早已经用于产品设计研发的全过程，该办法可有效地解决传统计算方法中很难解决的问题，经过多年的应用被公认为是切实可靠的。在此不对有限元法做过多的介绍，仅就吊钩这个复杂的受力分析做出处理。

2.吊钩受力分析

首先我们在pro/e当中建立一个标准5t三维吊钩模型，然后将这个吊钩模型导入通用的有限元分析软件algor当中，在吊钩的受力部位悬挂一假定的钢丝绳，对两者进行网格化。对吊钩的材料参数进行设定，在此给定dg20钢的参数输人到软件中，然后对吊钩进行约束和受力加载。按照st吊钩的最大受力49kn给定。约束部位设定在吊钩上部与其他零件连接的螺纹处，假定此部位固定不动，以便于求解吊钩的复杂曲面受力情况。

运行软件，对吊钩的受力情况进行运算，得到如图2、图3、图4中显示吊钩受到载荷后各部位应力情况，受力的数值在每个图的右上角显示，随颜色的变化递增，通过对各角度截图可以看到，传统经验所认定的危险截面正是吊钩应力最大的部位，也正是我们检查中需要重点检查的部位，其他部位在受力图中也可以很清晰的看到。这样，我们日常检查需要重点关注的部位就一目了然了。

另外，我们还可以对模型进行剖切，来观察吊钩内部组织的受力情况。在这里仅仅对应力问题的分析结果做介绍，其他如受力后各部位产生位移的情况、变形后的形状等等就不再做介绍。

通过对吊钩进行有限元受力分析的计算为例，可以很容易地处理传统计算办法无法解决的复杂形状零部件的受力计算问题。在设备管理过程中，经常遇到很多年代久远的老设备，由于当时的客观因家，在设计过程中对于复杂形状的零部件计算并不是很准确，在某种程度上造成了设备运行后出现这样或者那样的问题难于解决。对此我们可以通过有限元分析进行静态的应力分析、动态的仿真运转等手段，找到设备问题的症结所在，做出相应的改造处理，以利于设备的高效运转。