Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния проблемы динамических расчетов кранов ... 8
1.1. Анализ методов расчета кранов 8
1.2. Содержание задач динамического анализа и синтеза 13
1.3. Концепция построения моделей грузоподъемных кранов 15
2. Методика определения нагрузок на элементы системы изменения вылета при проектировочном расчете . 28
2.1. Динамическая модель и обобщенные координаты 28
2.2. Кинематические передаточные функции 29
2.3. Нагрузки на элементы системы изменения вылета в виде механизма с жесткими звеньями 39
3. Математическая модель крапов стрелового типа в виде механизма с упругими звеньями 44
3.1. Динамическая модель кранов стрелового типа в виде механизма с упругими звеньями 44
3.2. Кинетическая энергия системы 47
3.3. Нагрузки на элементы системы изменения вылета в виде механизма с упругими звеньями 59
3.4. Потенциальная энергия системы 65
3.5. Математическая модель кранов стрелового типа в виде механизма с упругими звеньями 68
3.6. Реализация математической модели на ЭВМ 76
4. Определение динамических нагрузок кранов методом конечных элементов . 82
4.1. Обзор расчетных конечно-элементных комплексов 82
4.2. Общий алгоритм расчета конечно-элементных моделей 85
4.3. Процесс формирования конечно-элементной модели кранов стрелового и мостового типов 88
4.4. Определение и задание нагрузок 98
4.5. Расчет моделей 101
Заключение 109
Список литературы
- Содержание задач динамического анализа и синтеза
- Концепция построения моделей грузоподъемных кранов
- Нагрузки на элементы системы изменения вылета в виде механизма с жесткими звеньями
- Математическая модель кранов стрелового типа в виде механизма с упругими звеньями
Введение к работе
и ее актуальность.
Актуальность работы. Современные портальные краны являются одним из основных средств механизации трудоемких погрузо-разгрузочных работ. Они применяются в портах, на судостроительных и судоремонтных заводах, на строительстве гидро — и теплоэлектростанций, а также на других объектах, связанных с перегрузкой сыпучих и тяжелых штучных грузов. Многообразие конструкций и основных узлов делают процесс проектирования этих кранов чрезвычайно трудоемким. Являясь неотъемлемой частью транспортно-перегрузочного потока, они оказывают существенное влияние на эффективность функционирования транспортных средств в целом.
Современное экономическое положение предприятий требует создания конкурентоспособных машин в кратчайшие сроки, когда часто нет ни времени, ни средств на создание и испытание опытного образца в реальных условиях эксплуатации, тем более в аварийных. Конструктор должен быть уверен, что произведенные им расчеты учитывают процессы, реально протекающие при работе кранов. Современные высокоскоростные и металлоемкие краны - достаточно дорогие и сложные объекты конструирования, в которых тщательный и полный динамический расчет позволяет вскрыть существенные резервы и одновременно избежать ошибок. Поэтому важным является разработка математических моделей кранов, их экспериментальная проверка и реализация на ЭВМ с целью получения требуемых показателей. Кроме того, надо иметь в виду, что процесс формирования модели для сложной динамической системы является трудоемкой задачей, которую каждый раз приходится решать заново, как только исследователь сталкивается с новой конструкцией. Таким образом, создание обобщенных моделей и на их основе алгоритмов, пригодных для широкого класса кранов и конструктивно - компоновочных исполнений элементов, схем подвеса груза увеличивает возможность решения практически важных задач.
Значение обобщенных моделей значительно возросло с проблемой создания систем автоматизированного проектирования грузоподъемных машин.
пьдояфк
Современный уровень ЭВМ и программного обеспечения позволяет
снять большинство ограничений, связанных с реализацией сложных
математических моделей, при этом на первый план выходят численные
эксперименты с использованием конечно-элементных вычислительных
комплексов. Процесс формирования моделей довольно трудоемок и требует
знания практически всех исходных данных, но на этапе поверочных
расчетов он заменяет дорогостоящие натурные исследования. Таким
образом, и с п о л конечно-элеметгтных .- моделей т е л ь н о
упрощает и с н істоиморїВОСГіри4ВвЙАЛЦ№Яфки иных
теоретических результатов. І СИВЛИОТЕКА
Цель диссертационной работы - создание методик определения нагрузок на элементы портальных кранов при проектировочном и поверочном расчетах, исследование сейсмических воздействий на краны стрелового и мостового типов с использованием конечно-элементных программ.
Указанная цель определила следующие основные задачи исследования:
Создание методики автоматизированного определения нагрузок на
элементы системы изменения вылета при проектировочном расчете
портальных кранов и ее проверка с использованием метода конечных
элементов.
Создание обобщенной математической модели системы изменения вылета портальных кранов и ее реализация на ЭВМ.
Разработка и реализация на ЭВМ конечно-элементных моделей
портальных и мостовых кранов с целью определения их
сейсмостойкости.
На зашиту выносятся следующие результаты, полученные автором самостоятельно и обладающие научной новизной:
1. Методика автоматизированного определения нагрузок на
элементы системы изменения вылета портальных кранов при проектировочном расчете.
Обобщенная математическая модель системы изменения выпета портальных кранов при работе механизма изменения вылета.
Методика численного эксперимента по исследованию сейсмостойкости кранов стрелового и мостового типов.
Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается накопленным опытом теоретических исследований и проектирования кранового оборудования, использованием апробированных в других отраслях машиностроения физических предпосылок и методов динамики механизмов, машин и конструкций, сопоставлением результатов расчета с данными, полученными с использованием конечно-элементных программных комплексов.
Практическая иенность работы заключается в том, что разработанные методики расчета и построения обобщенной математической модели портальных кранов, ускоряют этапы проектировочного расчета, а анализ сейсмостойкости- кранов, позволяет установить их возможность применения в сейсмических районах.
Реализация результатов работы. Результаты работы использовались при проектировании третьей серии портальных кранов на АО "Подъемтрансмаш", а также министерством энергетики Р.Ф. в рамках программы "Исследование сейсмостойкости кранов мостового типа на АЭС".
Публикации. Основные положения исследования были изложены автором в восьми печатных работах. Принципиальные положения работы и ее отдельные аспекты обсуждались на заседаниях кафедры и на научных конференцияхСПбГПУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 120 страницах. Общий объем 188 страниц, 43 рисунка, 5 таблиц.
Содержание задач динамического анализа и синтеза
В последнее время все чаще используется метод конечных элементов. Данный метод нашел свое применение в разных областях, он применяется как для расчета магнитных полей, так и для расчета динамического воздействия на конструкции. Это стало возможным в связи с увеличением производительности вычислительной техники, возросшего качества программного обеспечения. Де-факто расчет методом конечных элементов заменил собой натурные исследования. Выделяются несколько разработчиков программного обеспечения инкапсулирующих данный метод расчета Ansys сотр. и MSC Nastran [77,84]. Большой недостаток данного метода заключается в том что: 1 Процесс создания конечно-элементной модели очень трудоемок. 2 Необходимо знание практически всех исходных данных на этапе создания модели. 3 Дороговизна программного обеспечения. Обособленную группу составляют вероятностные методы расчета грузоподъемных машин, разработанные В.И. Брауде и его школой на основе исследований по портальным и плавучим кранам [2,11,13,14]. Эти методы опираются на фундаментальные работы в области теории выбросов случайных процессов, общие исследования циклической прочности, разработки по статической динамике систем.
Важнейшей задачей расчетов быстроходных грузоподъемных кранов является определение нагрузок на элементы. Этому вопросу посвящена обширная литература. По мере накопления экспериментальных данных и углубления теоретических исследований по нагрузкам становилось ясной некоторая ограниченность детерминистического подхода к их определению. Стремление к оценке надежности конструкции стимулировали переход к вероятностным воззрениям на процессы, протекающие в элементах машин.
Одно из первых исследований крановых эксплутационных нагрузок в вероятностном аспекте было выполнено Н.И. Григорьевым [27], где они трактовались как случайные величины. Существенное значение для развития вероятностных расчетов имели исследования распределений эксплуатационных нагрузок и построения спектров нагружения на механизмы кранов, выполненные Л.В. Коноваловым [50]. Аналитические методы определения вероятностных характеристик нагрузок, возникающих в упругих звеньях механизмов грузоподъемных машин в периоды неустановившегося движения, разработаны С.А. Казаком [39,40,41,42]. Известны работы по статической динамике башенных кранов А.А. Зарецкого [5], общие концепции статической динамики механических систем разработаны В.В. Болотиным [9], М.Ф. Диметбергом [31], В.А. Светлицким [64].
Однако детерминированные методы определения нагрузок грузоподъемных кранов, безусловно, не потеряли своей актуальности, как вследствие широкого использования в практике проектирования, так и потому, что они являются основой для внедрения вероятностных методов расчета. Отметим, что адекватность стохастических моделей может быть обеспечена путем использования более простых уравнений движения, чем в случае детерминированных моделей. Это объясняется тем, что статические характеристики исследуемых процессов получаются путем осреднения на многих участках движения.
Эффективность кранов - способность этих машин выполнять погрузо-загрузочные работы в заданных условиях с определенными технико-экономическими показателями. Эффективность технических систем и в частности грузоподъемных кранов, определяется множеством различных по своей природе факторов. Выделяются, как правило, три группы - качество, условия функционирования и способы использования (применения) [54]. К факторам, формирующим условия функционирования, относятся природные факторы, к способам использования - способы управления краном.
В работе [54] раскрыты методологические основы исследования эффективности технических систем, основанные на эксперименте и моделировании. Отмечается, что критерий эффективности есть правило, позволяющее сопоставлять стратегии, характеризующиеся различной степенью достижения цели, и осуществлять выбор стратегий из области допустимых. Существует три концепции рационального поведения систем (выработки решений), на основе которых вводится критерий эффективности: пригодности, оптимизации, адаптивности [54].
Согласно концепции пригодности рациональна любая стратегия, при которой выбранный критерий эффективности принимает значение не ниже некоторого приемлемого уровня. При концепции оптимизации обеспечивается максимальный эффект, суть концепции адаптации заключается в изменении стратегии управления на основе не только априорной, но и текущей и прогнозной информации.
В наиболее полном объеме вопросы эффективности грузоподъемных машин рассмотрены в работе [14], отдельные вопросы - в работах [5,15,23,30,55].
Качество перегрузочных кранов - совокупность свойств, обуславливающих их пригодность для выполнения погрузо-разгрузочных работ в условиях эксплуатации. Показатели качества подъемно-транспортных машин отражены в ГОСТах [69, 61,70] и рассмотрены в работах [5,14,71,55,60]. Оценка качества средств механизации портовых работ выполнена Л.Д. Крук [73].
Оценка качества элементов грузоподъемных машин в процессе проектирования производится при оптимизации конструкции [9,62,72]. Известен ряд исследований, посвященных структурной и параметрической оптимизации машин. В работах В.Н. Демокритова [51,23] решается задача оптимизации крановых мостов по условию минимизации их массы. Принятая система ограничений включает требования прочности, выносливости, жесткости, местной устойчивости, ограничения высоты моста. Разработан метод оптимизации стержневых систем крановых мостов на основе упорядоченного набора ограничений.
Концепция построения моделей грузоподъемных кранов
При выводе дифференциальных уравнений, описывающих движение элементов СИВ крана с грузом, применим метод линеаризации уравнений движения механизмов с нелинейными функциями положения, основанный на предположении близости законов движения механизма с упругими звеньями к закону движения жесткого механизма [27]. Закон движения СИВ в соответствии с математической моделью в виде механизма с жесткими звеньями примем за программный. Отклонения от программного движения, вызванные податливостью звеньев элементов системы, будем рассматривать как динамические ошибки, и полагать малыми величинами; в уравнениях движения членами, содержащими их второй порядок, будем пренебрегать.
В качестве независимых обобщенных координат, определяющих программный режим работы механизмов, примем угол срс наклона стрелы и перемещение Zn,, ротора двигателя механизма подъема, приведенное к грузу. Это позволит нам использовать при построении модели, полученные в предыдущем разделе результаты для жесткой модели СИВ крана. Стрелу и хобот будем рассматривать как совершающие плоское движение твердые тела и как упругие (с коэффициентами жесткости с"вис"в) безмассовые балки с приведенными массами тисв и ти (метод определения приведенных масс изложен в работах [64,62]). Оставшиеся упругие звенья СИВ - это оттяжка с коэффициентом жесткости сот и рейка с механизмом изменения вылета, имеющие приведенный коэффициент жесткости сио.
За счет податливости элементов МИВ динамическая ошибка при движении стрелы будет определяться углом Рс. В этом положении стрелы свяжем с его концевыми блоками систему координат ycOczc, ось Oczc которой направлена вдоль оси стрелы (см. рис.3.1). Четвертая обобщенная координата ус представляет собой смещение приведенной массы тисв по оси о\уе.
Динамическая ошибка при движении хобота как жесткого тела будет определяться углом J3X, положительное направление которого совпадает с положительным направлением ах, определяющего программный режим движения хобота. В этом положении хобота свяжем с его концевыми блоками систему координат yxOxzx, ось Oxzx которой направлена вдоль оси хобота, проходящей через концевые блоки стрелы. Шестая обобщенная координата ух представляет собой смещение приведенной массы тих по оси о хух.
Подвектор обобщенных координат {q)ll6, определяющий положение элементов крана при работе механизмов изменения вылета и подъема, будет иметь вид: Колебания груза на пространственном канатном подвесе будем изучать в системе координат хгуггг. Свяжем эту систему координат с приведенной массой т"в (концевыми блоками хобота) таким образом, что центр масс груза (точка М на рис.3.1) отстоит от приведенной массы тихв на расстоянии (H+h) и движется по вертикали со скоростью, определяемой работой механизма подъема. Положение груза в неподвижной системе координат xryrzr определяется тремя координатами хг, уг и zr его центра масс и тремя углами 0, vj/, 9 (см.рис.3.2), построение которых аналогично построению самолетных углов [42]. За основные приняты оси Mzr и Mrj.
Вектор п определяет положительное направление линии узлов, т.е. линии пересечения основных плоскостей хгМуг ,М . Угол ф, который будем называть углом закручивания груза, определяет поворот вокруг оси Mzr, угол \\f - поворот вокруг МТ, угол 9 - поворот вокруг Преимуществом выбранных углов по сравнению с классическими углами Эйлера, является то, что при малых отклонениях все три угла 0, і/, q будут оставаться малыми. Ось Mzr направлена вертикально вверх параллельно оси OKZK :Муг параллельна оси Окук. Подвектор обобщенных координат {q}r, определяющий положение груза по отношению к системе координат хгуггг, в соответствии с работой [14] будет иметь вид: Ыг =[Хг,Уг,2г,в,у/,(р]Т, (3.2)
С учетом выражений (3.1) и (3.2) вектор обобщенных координат, определяющий положение элементов крана с грузом при работе механизмов изменения вылета и подъема будет: M = [[ 7U 7Ur (3.3) Таким образом, вектор {q} включает двенадцать обобщенных координат. Для определения кинетической и потенциальной энергий системы нам будет необходимо выражать координаты точек в неподвижной системе xKyKzK через координаты точек, заданных в одной из принятых систем координат (см. рис.3.1). Воспользуемся для этого матрицами перехода [6,11], которые позволяют с помощью одной матрицы порядка (4x4) описать поворот и параллельное смещение одной системы координат относительно другой.
Нагрузки на элементы системы изменения вылета в виде механизма с жесткими звеньями
Аналитические методы оценки отклика конструкций на внешние воздействия различной физической природы без натурного моделирования возникли довольно давно. Появление и развитие вычислительной техники дало новый толчок совершенствованию численных методов анализа, которые являются сегодня основным инструментом расчетчика. Средства автоматизации инженерного анализа, основанные на численных методах, стали неотъемлемой частью процесса проектирования изделия. Для успешного применения каждый расчетный пакет должен соответствовать двум требованиям:
Рассмотрим возможности наиболее мощных расчетных комплексов. Расчетная программа Ansys более 25 лет входит в число лидирующих конечно-элементных расчетных комплексов. Система изначально создавалась для внутреннего использования фирмы Westinghouse Electric, но Ansys проник из своей области, ядерной энергетики, во все области промышленности, завоевав доверие многих тысяч пользователей по всему миру.
Ansys - единственная конечно-элементная система с таким полным охватом явлений различной физической природы: прочность, теплофизика, гидрогазодинамика и электромагнетизм с возможностью решения связанных задач, объединяющих все перечисленные виды.
Препроцессор Ansys позволяет не только создавать геометрические модели собственными средствами, но и импортировать уже готовые, созданные средствами CAD-систем. Надо отметить, что геометрическая модель в дальнейшем может быть модифицирована любым образом, поскольку при импорте осуществляется перетрансляция данных в геометрический формат Ansys, и деталь не подменяется «неприкасаемой» конечно-элементной сеткой. Единая система команд и единая база данных полностью исключают проблемы интеграции и взаимного обмена между указанными сферами. Более того, в программе использованы специализированные конечные элементы, имеющие, помимо перемещений и поворотов в узлах, степени свободы по температуре, напряжению и др., а также переключения типа элемента, например, электромагнитного на прочностной. Благодаря этому, в программе реализованы уникальные возможности проведения связанного анализа. Оптимизация конструкции, таким образом, может вестись с учетом всего многообразия физических воздействий на нее.
В результате многолетнего сотрудничества фирм ANSYS Inc. и LSTC в программу включен модуль ANSYS/LS-DYNA - полностью интегрированная в среду Ansys всемирно известная программа для высоконелинейных расчетов LS-DYNA. Соединение в одной программной оболочке традиционных методов решения с обращением матриц и математического аппарата программы LS-DYNA, которая использует явный метод интегрирования, позволяет переходить с неявного на явный метод решения и наоборот. Описанный подход объединяет преимущества обоих методов и позволяет численно моделировать процессы формования материалов, анализа аварийных столкновений, ударов при конечных деформациях, нелинейном поведении материала, контактном взаимодействии большого числа тел. С использованием этой функции перехода могут быть решены задачи динамического поведения предварительно напряженных конструкций и задачи исследования разгрузки конструкций, подвергнутых большим деформациям.
Программа A DA MS нашла применение в автомобилестроении, авиастроении, космонавтике, железнодорожном транспорте, общем машиностроении, судостроении, робототехнике, приборостроении, биомеханике и даже в индустрии отдыха и развлечений. Программы Pro/Engineer. Pro/MESH, Pro/FEM-POST и Pro/SURFACE - модули Pro/Engineer для расчета на прочность методом конечных элементов. Pro/MESH обеспечивает конструктору возможность создания сетки конечных элементов для моделей, полученных в Pro/Engineer. Тонкостенные и твердотельные объекты могут автоматически моделироваться, разбиваться и экспортироваться в различные программы для дальнейшего анализа. Pro/MESH является дополнительным модулем семейства Pro/Engineer. Pro/FEM-POST обеспечивает полный набор возможностей постпроцессора для анализа результатов, полученных методом конечных элементов, и предоставляет пользователям возможность отображать результаты анализа в среде Pro/Engineer. Pro/SURFACE расширяет возможности Pro/Engineer, предоставляя инструменты для эффективной разработки и усовершенствования наиболее сложных геометрических поверхностей и поверхностей свободной формы. Программа MS С Nastran является продуктом космических технологий. Выполнение грандиозного американского проекта, пилотируемого полета на Луну, потребовало решения широкого круга задач, выходящих далеко за рамки работ по постройке гигантской ракеты-носителя и космического корабля. К числу таких задач относится проблема выполнения огромного объема расчетов динамики, прочности, теплопередачи и др., жизненно необходимых для разработки сложнейшей космической техники.
В середине 1965 г. NASA заключила контракт на разработку программного пакета с Computer Science Corporation в качестве главного подрядчика и с MacNeal-Schwendler Corporation, Martin Marietta Corporation и, позже, с Bell Aero System как с субподрядчиками. Со стороны NASA руководителем проекта был назначен Томас Г. Батлер (Thomas G. Batler). Его знания динамики систем сыграли решающую роль в том, что новая программа характеризовалась широкими возможностями.
В 1972 г. компания MacNeal-Schwendler Corporation начала разработку собственного варианта программы - MSC/NASTRAN (оригинальный вариант программного пакета получил наименование COSMIC/NASTRAN). В настоящее время программный пакет MSC/NASTRAN (с 1999 г. -MSC.Nastran) располагает многими и многими новыми возможностями, отсутствующими у оригинальной программы COSMIC/NASTRAN.
В короткие сроки MSC.Nastran стал (и остаётся) одним из наиболее популярных программных пакетов для инженерного анализа. Пользователями MSC.Nastran являются большая часть американских, европейских и японских автопроизводителей, большинство аэрокосмических фирм, множество предприятий строительного сектора, судостроения, нефте-и газодобычи, общего машиностроения, химического машиностроения, оптической промышленности, государственные исследовательские лаборатории (в США и др. странах) и университеты.
В России данный расчетный комплекс применяют следующие предприятия: "ОКБ Сухого", Авиационный комплекс им. СВ. Ильюшина, ОКБ им. А.С. Яковлева, Государственный конструкторский научно-производственный центр им. М.В. Хруничева, РКК "Энергия", Государственный ракетный центр "КБ им. акад. В.П. Макеева", НПО Энергомаш, ОАО "ГАЗ" и др.
Математическая модель кранов стрелового типа в виде механизма с упругими звеньями
Рассмотрим этап создания модели более подробно. В предлагаемой методике рассматривается процесс формирования модели стержневой и тонкостенной модели. Тонкостенная модель создается с использованием программ твердотельного моделирования с последующим экспортом модели. Это обусловлено тем, что встроенные в расчетный комплекс графические компоненты не приспособлены к формированию сложных трехмерных моделей. При этом стержневая модель полностью создается с использованием встроенных графических компонентов. Алгоритм создания стержневой модели представлен на рис.4.2, а алгоритм тонкостенной модели нарис.4.3.
Задание свойств элементам Задание закрепления Рис.4.3. Алгоритм создания тонкостенной модели. Этап определения и задания сейсмических нагрузок представлен на рис.4.4.
Конечно-элементная стержневая модель построена на базе портального крана КПП 16(20)—32 см. табл.2.1 с использованием программного комплекса MSC Nastran, а исследование динамических характеристик тонкостенной модели проведено на реальном кране атомной электростанции, имеющем следующие характеристики:
Отметим особенности создания модели в программном комплексе MSC Nastran. Используя раздел "Geometry" ("Геометрия"), проведем в рабочем пространстве все основные линии. Зададим свойства конечных элементов рис 4.6. Плотность материала рассчитываем отдельно, так как в исходных данных при расчете масс учитываются диафрагмы. Программный комплекс MSC NASTRAN позволяет создать элементы переменного сечения.
Использование данного программного продукта связано в первую очередь с тем, что имеющееся графическое приложение в программе ANSYS не приспособлено для создания сложных расчетных моделей. Современные графические программные продукты позволяют создавать графические модели любой сложности. Различные конверторы позволяют с легкостью экспортировать их в расчетные программы (ANSYS, Nastran и т.д.). Конструкция крана состоит из двух основных сборочных единиц: мост в сборе и тележка в сборе. На рис. 4.9 представлен общий вид мостового крана.
Для расчета в программе ANSYS разработана модель, частично упрощенная по сравнению с оригиналом. Это обусловлено тем, что некоторые геометрические особенности модели не влияют на конечный расчет, например, различные скруглення значительно усложняют конечно-элементную сетку и сам расчет. Особенность технологии моделирования для расчета в ANSYS состоит в том, что модель создана оболочечными компонентами без учета толщин листовых элементов. Толщины были смоделированы в программе ANSYS.
Концевая балка коробчатого сечения 971x530мм. имеет набор поперечных диафрагм, установленных с переменным шагом, что соответствует чертежу крана. Неравномерность шага установки обусловлена наличием мест опоры главных балок и колесных букс. соответствует грузоподъемности 125 тонн. Подвеска груза на канатах смоделирован стержнем, площадь сечения которого равна площади сечения 8 канатов, на которых подвешивается реальный груз. Продольный модуль упругости стержня равен модулю упругости каната.
Модель тележки показана на рис. 4.14 и соответствует чертежам крана. Тележка имеет листовую конструкцию с набором вертикальных и горизонтальных элементов. Для моделирования реальных условий контакта колес тележки с рельсами главных балок модели колес сохраняют геометрическую форму реальной конструкции, т.е. имеют реборды. Массы механизмов, установленных на тележке, были смоделированы точечными массами. Условия контактирования колес с рельсами моделировались пространственными контактными парами.
Созданная в программе SolidWorks 2001 модель грузоподъемного крана конвертировалась в формате Parasolid Files (x_t) для распознавания программой ANSYS. Необходимо отметить, что при трансляции модели различными конверторами требуется корректировка модели непосредственно в программе ANSYS. Для построения конечно элементной сетки мост крана разбивается на четыре части. Конечно-элементная разбивка этих частей представлена на рисунках 4.16 и 4.17.
Расчетные сейсмограммы представлены на рис. 4.24. В программе данная сейсмограмма задается в виде коэффициентов, изменяющихся во времени. Данная сейсмограмма представляет собой отклик здания в сейсмической зоне при землетрясении интенсивностью 4 балла. Для сравнения методик расчета стержневой и тонкостенной модели данная сейсмограмма будет приложена в обоих случаях.
Стержневая модель исследовалась при статическом и сейсмическом нагружении. Необходимо рассмотреть нагрузки от веса противовеса и груза, заданной массы. Масса получается путем задания свойств материала или непосредственно элементом масса, а расчет с учетом введения ускорения свободного падения полностью имитирует все весовые характеристики рис.4.24.
Принцип, заложенный в анализе сейсмических нагрузок в MSC Nastran, заключается в следующем: "большая масса" жестко связывается с основанием, затем данной массе задается ускорение, таким образом, задается вибрация основания. На рис.4.25 показана условная схема портала крана. Основание представлено четырьмя узлами, жестко связанных с узлом "масса". В свойствах данного узла задана масса, на шесть порядков большая массы крана. Коэффициент шесть порядков предлагается по умолчанию. Анализ и проверка данного коэффициента показали, что при превышении в 6 и более раз влияние на нагруженность проверяемых узлов не проявляется. Элемент "gap" (зазор) моделирует зазор между конструкцией и основанием.
