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1有限元基本理論
youxianyuanfashiyizhonglisanhuadeshuzhifangfa。takaolvyucejiegoudepianyiyuyinglideyingxiang，jiangjiegoufengechengdanyuanwangge，shilisanhoudewanggedanyuanzhijianzhitongguojiedianxianglianxi，meigedanyuanjunjuyoujiandanxingtai(如正方形或三角形)，單dan元yuan上shang的de未wei知zhi量liang即ji是shi節jie點dian的de位wei移yi。其qi實shi現xian過guo程cheng是shi將jiang單dan個ge單dan元yuan的de剛gang度du矩ju陣zhen組zu合he起qi來lai以yi形xing成cheng總zong體ti的de剛gang度du矩ju陣zhen，在zai給gei予yu己ji知zhi力li和he邊bian界jie條tiao件jian下xia，求qiu解jie總zong體ti剛gang度du矩ju陣zhen，得de出chu節jie點dian位wei移yi，從cong而er計ji算suan出chu每mei個ge單dan元yuan的de應ying力li.
有限元分析可使有限元計算模型在離散化後歸結為一個線性方程組求解，其線性代數方程組如下：
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2尾架有限元模型建立
2.1實體建模和有限元網格劃分
起重機工作時，整個結構重量靠4個液壓支腿支撐。為保證有限元分析計算結果的可靠性和精度，建立了包括汽車底盤(含輔梁)、前後支腿、尾架改裝結構和轉台在內的整車有限元模型，起重機的尾架部分采用16Mn鋼焊接而成。在建立車架的有限元模型時，材料性質全部使用16Mn鋼的性能指標。
劃(hua)分(fen)網(wang)格(ge)時(shi)，由(you)於(yu)整(zheng)車(che)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)且(qie)大(da)量(liang)采(cai)用(yong)鋼(gang)板(ban)焊(han)接(jie)結(jie)構(gou)，考(kao)慮(lv)到(dao)各(ge)板(ban)厚(hou)度(du)均(jun)勻(yun)，與(yu)板(ban)長(chang)和(he)寬(kuan)相(xiang)比(bi)較(jiao)小(xiao)得(de)多(duo)，根(gen)據(ju)經(jing)典(dian)薄(bo)殼(ke)理(li)論(lun)假(jia)設(she)，厚(hou)度(du)小(xiao)於(yu)中(zhong)麵(mian)輪(lun)廓(kuo)尺(chi)寸(cun)1/5的為薄板，因此，這裏采用空間板殼元單元進行分析。主要部件使用收斂性質較好、計算精度較高的四節點四邊形空間板殼元，而曲線邊界、拐角和焊縫等形狀不規則部分則使用適用性較好的三節點空間板殼元進行擬合過渡。整個有限元模型共劃分約16700個空間板殼單元。有限元網格模型如圖2。
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2.2載荷處理
起重機車架在實際工作中，承受載荷比較複雜。模型中起重機自重和吊重簡化成通過回轉中心的一個垂直向下的集中載荷G以及吊重平麵內的力矩M。按靜力等效原則，將這兩種載荷分解到尾架上與起重機座圈聯接的40個螺栓點上，其中G為均勻分布，而M作用到螺栓點上力的大小，視其點到回轉軸距離成正比，為線性分布。每個加載點的合力大小是將這兩種力進行迭加。
2.3約束處理
如圖3，約束4個支腿端部接觸麵的Y方向移動、繞x及z軸轉動自由度。為消除結構剛體位移，選擇支腿底麵，通過建立固定的多點約束，約束x,z方向的移動自由度，具體計算時，先按4個支腿全部工作時考慮，即對4個支腿全部加約束，倘若出現某一個支腿反力方向垂直向下(即Y沿軸的負方向)，則表明此支腿在實際工作時已離開地麵，故必須解除其約束，重新計算，模型加載及約束情況如圖3。
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3計算結果與分析
通(tong)過(guo)對(dui)上(shang)述(shu)有(you)限(xian)元(yuan)模(mo)型(xing)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)，該(gai)工(gong)況(kuang)尾(wei)架(jia)上(shang)應(ying)力(li)值(zhi)較(jiao)大(da)的(de)區(qu)域(yu)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)在(zai)尾(wei)架(jia)結(jie)構(gou)左(zuo)側(ce)下(xia)角(jiao)板(ban)拐(guai)角(jiao)過(guo)渡(du)處(chu)，這(zhe)與(yu)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)重(zhong)心(xin)偏(pian)向(xiang)尾(wei)架(jia)左(zuo)側(ce)有(you)關(guan)，其(qi)值(zhi)為(wei)531MPa。尾架左側結構上應力分布情況如圖4。
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現(xian)場(chang)進(jin)行(xing)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)時(shi)，采(cai)用(yong)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)來(lai)進(jin)行(xing)應(ying)變(bian)及(ji)應(ying)力(li)的(de)測(ce)量(liang)，應(ying)變(bian)片(pian)的(de)布(bu)置(zhi)是(shi)根(gen)據(ju)該(gai)尾(wei)架(jia)在(zai)試(shi)用(yong)過(guo)中(zhong)裂(lie)紋(wen)實(shi)際(ji)發(fa)生(sheng)的(de)部(bu)位(wei)及(ji)有(you)限(xian)元(yuan)初(chu)步(bu)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)確(que)定(ding)的(de)。各(ge)測(ce)點(dian)主(zhu)要(yao)分(fen)布(bu)在(zai)尾(wei)架(jia)左(zuo)右(you)兩(liang)側(ce)的(de)角(jiao)板(ban)、側板、上蓋板和下蓋板上，現將實測結果和有限.
從表1可以看出，最大誤差不超過15%，有you限xian元yuan計ji算suan值zhi和he實shi際ji測ce試shi值zhi相xiang當dang吻wen合he。這zhe說shuo明ming所suo建jian立li的de有you限xian元yuan模mo型xing能neng夠gou正zheng確que反fan映ying該gai起qi重zhong機ji的de實shi際ji力li學xue特te性xing，計ji算suan結jie果guo可ke靠kao，可ke用yong來lai評ping價jia該gai起qi重zhong機ji的de力li學xue性xing能neng。在zai3,4,7,8,14等測點，有限元計算值和實測值都大致相同，它們均不同程度地超過材料的許用應力。特別在應力較大的3,7,8號測點處，計算值和實測值甚至遠大於材料的屈服極限。因此，原結構的這些區域不能滿足強度要求，需對其作進一步改進。
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4結構改進
為了減小大應力區的超應力狀況，將汽車底盤主梁槽鋼結構尾端的下翼削去500mm、內側板向前延伸670mm(水平長度)、兩側下角板均向前延伸85mm、厚度由10mm增加到12mm，同時在兩腹板各對稱部位增加一尺寸相同的外側板，這裏給出改進前後的部分結構對比示意圖5。
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改進後結構有限元計算結果如圖6。
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對比雲紋圖4和圖6可以看出，修改後的模型無論是最大應力值還是最大應力區域麵積都減少了很多，最大應力由531MPa減小到251MPa，隻有原來的約50%。特別是高應力區域麵積幾乎不存在，最大應力盡管超過16Mn鋼材的許用應力，但未超過5%，故改進後的結構可滿足強度要求。
5結語
1)duiqicheqizhongjiweijiajiegoujinxingleyouxianyuanqiangdufenxi，dedaolegaijiegoudeweixianbuweijiyinglifenbu，xianchangshiyanjieguoyulilunfenxijieguoxiangdangwenhe，congerzhengminglejisuanfenxidekekaoxing。
2)根據應力情況，對結構進行了局部改進，計算結果表明，改進後結果可滿足強度要求。
3)所采用的方法可為同類結構強度的研究和改進設計提供借鑒。(end)
