基于SimSolid的某桥式起重机主梁不同分析参数的对比分析

技术邻用户：ph007

对某桥式起重机主梁进行静力分析，得到其应力与位移分布情况。针对SimSolid中不同的分析参数对分析结果对比，尝试找出规律，为今后的其他分析提供参考。

1. 软件使用

SimSolid 2019.0.0.2662.

2. 材料参数

选取软件材料库中的默认材料Steel为该起重机主梁的材料。

3. 模型建立

将UG中建立的起重机主梁三维模型直接导入SimSolid中。

起重机主梁是一个焊接而成的部件，故直接采用Automatic Connections命令建立各个板件之间的连接关系。本次模型中，共形成362对连接关系，分析中采用Bonded类型。

图1 起重机主梁的362对连接关系

为了后续操作方便、准确地添加约束，建立4个台车的假体模型，并利用Set part rigid命令将其设置为非变形体。同时主梁与台车假体之间，利用Virtual connectors中的Rotating Pin类型进行连接。

图2 起重机主梁与台车假体之间通过虚拟销轴连接

在轨道跨中位置，根据起重机小车的车轮位置，建立8个Spot区域，方便后续施加载荷。

图3 起重机主梁的8个Spot区域

4. 载荷工况

整个主梁的4个台车处采用简支约束；每个Spot区域加载-Z向100t的作用力；考虑自重。

图4 载荷工况示意图

5. 分析参数设置

在SimSolid软件的Project solution settings中的3个参数：Max number of adaptive solution；Adapt to features；Adapt to thin solids。

本文所分析的起重机主梁由许多板件焊接而成，并且有圆角、门洞等应力集中的区域，故这3个分析参数对该主梁的分析结果均会有影响。为此，本文做了以下12组对比分析：

表1 设置对比

1	Max number of adaptive solution 3
2	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features
3	Max number of adaptive solution 3 Adapt to thin solids
4	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features Adapt to thin solids
5	Max number of adaptive solution 4
6	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features
7	Max number of adaptive solution 4 Adapt to thin solids
8	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features Adapt to thin solids
9	Max number of adaptive solution 5
10	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features
11	Max number of adaptive solution 5 Adapt to thin solids
12	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features Adapt to thin solids

6. 分析结果

本文主要提取起重机主梁在该工况下的最大位移、应力分布、最大应力以及在门洞A，门洞B以及圆角处这3个应力集中区域的最大应力的结果进行对比。

图5 应力集中区域

1) 最大位移

12种分析参数下，每个分析结果下的最大位移值如下表所示。其中最小值34.23mm，最大值36.48mm，最小值与最大值之间相差约6.5%。

表2 最大位移对比

	求解设置	最大位移（mm）
1	Max number of adaptive solution 3	34.23
2	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features	35.48
3	Max number of adaptive solution 3 Adapt to thin solids	36.41
4	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features Adapt to thin solids	36.32
5	Max number of adaptive solution 4	34.59
6	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features	35.88
7	Max number of adaptive solution 4 Adapt to thin solids	36.45
8	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features Adapt to thin solids	36.41
9	Max number of adaptive solution 5	34.86
10	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features	36.11
11	Max number of adaptive solution 5 Adapt to thin solids	36.48
12	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features Adapt to thin solids	36.39

2) 最大应力

12种分析参数下，每个分析结果下的最大应力及所处位置如下表所示。可以看出不同分析参数下，最大应力值差别很大，主要差别在各个应力集中区域。

表3 最大应力对比

		最大应力（MPa）	最大应力所处位置
1	Max number of adaptive solution 3	182	主梁跨中下盖板
2	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features	210	圆角处上方另一圆角
3	Max number of adaptive solution 3 Adapt to thin solids	318	腹板厚薄板对接处
4	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features Adapt to thin solids	211	主梁跨中轨道
5	Max number of adaptive solution 4	159	主梁跨中下盖板
6	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features	225	门洞A
7	Max number of adaptive solution 4 Adapt to thin solids	312	腹板厚薄板对接处
8	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features Adapt to thin solids	221	主梁跨中轨道
9	Max number of adaptive solution 5	163	主梁跨中下盖板
10	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features	231	门洞A
11	Max number of adaptive solution 5 Adapt to thin solids	325	腹板厚薄板对接处
12	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features Adapt to thin solids	232	门洞A

3) 应力分布云图

12种分析参数下，每个分析结果下的应力分布如图所示。云图设定中，统一为上限160MPa，下限0MPa。从图中可以看出，不管何种分析参数，其整体应力云图的分布非常接近、类似。因此可认为，除应力集中区域外的大部分区域，其应力分析结果与分析参数的设定关系较小。

图6 不同分析参数下的应力分布云图

4) 门洞A处最大应力

12种分析参数下，每个分析结果下的门洞A处最大应力如表所示。其最大应力值相差较多，在无Adapt to thin solids的分析结果中，该处应力集中趋势不明显。

表4 门洞A最大应力对比

		门洞A处最大应力（MPa）
1	Max number of adaptive solution 3	118
2	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features	136
3	Max number of adaptive solution 3 Adapt to thin solids	184
4	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features Adapt to thin solids	202
5	Max number of adaptive solution 4	149
6	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features	225
7	Max number of adaptive solution 4 Adapt to thin solids	210
8	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features Adapt to thin solids	209
9	Max number of adaptive solution 5	154
10	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features	231
11	Max number of adaptive solution 5 Adapt to thin solids	210
12	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features Adapt to thin solids	232

5) 门洞B处最大应力

12种分析参数下，每个分析结果下的门洞B处最大应力如表所示。其最大应力值相差较多，在无Adapt to thin solids，无Adapt to features的分析结果中，该处没有应力集中趋势。

表4 门洞B最大应力对比

		门洞B处最大应力（MPa）
1	Max number of adaptive solution 3	32
2	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features	78
3	Max number of adaptive solution 3 Adapt to thin solids	138
4	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features Adapt to thin solids	152
5	Max number of adaptive solution 4	63
6	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features	121
7	Max number of adaptive solution 4 Adapt to thin solids	148
8	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features Adapt to thin solids	160
9	Max number of adaptive solution 5	65
10	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features	152
11	Max number of adaptive solution 5 Adapt to thin solids	150
12	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features Adapt to thin solids	161

6) 圆角处最大应力

12种分析参数下，每个分析结果下的门洞B处最大应力如表所示。其最大应力值相差较多，但无论何种分析参数，均有明显的应力集中趋势。

表5 圆角处最大应力对比

		圆角处最大应力（MPa）
1	Max number of adaptive solution 3	116
2	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features	156
3	Max number of adaptive solution 3 Adapt to thin solids	174
4	Max number of adaptive solution 3 Adapt to features Adapt to thin solids	165
5	Max number of adaptive solution 4	122
6	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features	156
7	Max number of adaptive solution 4 Adapt to thin solids	178
8	Max number of adaptive solution 4 Adapt to features Adapt to thin solids	168
9	Max number of adaptive solution 5	134
10	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features	164
11	Max number of adaptive solution 5 Adapt to thin solids	178
12	Max number of adaptive solution 5 Adapt to features Adapt to thin solids	172

7. 结论

1) SimSolid软件整体计算稳定性良好，具有较高的计算置信度。

2) 根据分析模型的特点，选择不同的分析参数设定，可进一步提高计算置信度。如板材结构中选择Adapt to thin solids参数；关注应力集中区域则选择Adapt to features参数。

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