佛山  @ 南海区,  高明区  三水区 @   登高车出租    登高车臂架结构有限元分析      进行分析的模型以登高车臂架系统（折叠臂）实际尺寸为基础，经过一定简化，忽略了液压缸支座处的强化结构。

    1臂架结构的实体建模,  建立臂架系统的实体模型时，有两种方式可供选择，一是由ANSYSWorkbench自带的建模模块DesignModeler建立模型。DM具有模型创建、CAD模型修复、CAD模型简化以及概念化模型的创建功能，实际上DM是一个类似CAD的工具，但与普通CAD软件不同，它有一些功能是一般CAD软件所不具备的，例如BeamModeling（梁模型）、EnclosureOperation（封闭操作）等。但是由于DM只是ANSYSWorkbench自带的建模模块，不是专门的建模软件，在很多方面还不完善，在建模过程中还不是很方便，与专业的建模软件存在一些差距。二是在专业建模软件中建立三维模型，然后转换为ANSYSWorkbench可以识别的格式，导入后进行静力分析。在此利用Pro/E5.0进行实体建模，然后保存为IGES格式，导入到Workbench中。

    2网格划分,  在进行网格划分时要考虑如下因素:1.一般情况下网格划分的越细，精度会越高，但过大的网格密度会导致计算量过大，影响效率，因此要权衡精度与效率，选择合适的网格密度；2.在受力较均匀的地方可以划分粗略一些，在受力比较集中的地方应划分精细一些；3.划分网格时要从较大单元逐渐过渡到小单元；4.划分网格时，对于结构中出现的尖角、边线等要进行适当的简化和修复，防止出现应力集中。ANSYSWorkbench所具有的划分网格方法：智能划分和手动划分。智能划分在大多数状况下更能产生合理的网格。因此本文选择这种方法，同时用Workbench中的辅助划分工具对网格进行调整和优化，在此控制网格尺寸为50mm，共有79578个节点，40746个单元。选择最大作业半径时的网格划分。

   3载荷及约束进行静力学分析时载荷与约束对分析精度有直接影响，因此要尽可能的施加实际中真实的约束和受力[25,26]。本文所加约束主要有：在臂架装置的回转平台下表面添加固定约束，在各液压缸与各臂的铰接处约束UX、UY、UZ方向的平动自由度和ROTX、ROTY方向的转动，释放绕Z轴的转动自由度，在其他铰接处添加同样的约束，几种工况所采取的约束条件相同。登高车在进行作业时受到的载荷有起吊重物的重力、本身具有的重力、侧向载荷以及自然界的风载荷等，风载荷作用于臂架的侧面，其他载荷添加在实际所在的位置处，臂架系统的惯性载荷可以通过ANSYSWorkbench自动智能加载，在添加之前首先要设置结构所用材料的各项参数，杨氏模量E设置为19MPa11102.06，泊松比为0.31，密度为7.89×103kg/m3。添加端部载荷，工作平台自重及其连接构件自重为250kg，工作平台最大载荷200kg，在此端部载荷处理为垂直向下的集中载荷，加载在工作平台与上臂的铰接销轴处，其值可由下式计算：（3-4）式中，φ——载重系数，取1.2；G——工作平台自重，取2000N；Q——工作平台最大载荷，取2500N。计算得端部载荷: 5400N。

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       4静力学分析结果,  前期工作结束后就要对模型求解，Workbench软件中的求解器类型包括直接与迭代两种，本文采用自动选取求解器，分别求在载人作业工况以及起吊重物工况下的应变云图和应力云图。（1）载人作业工况静力分析结果分别在三种载人作业工况下进行臂架结构的静力分析，得到载人作业时臂架的应力云图和应变云图。（2）起吊重物工况静力分析,  结果下臂起吊重物时相当于起重机作业，其应力云图与应变云图.  

        5结果分析,  计算结构的许用应力：S一一结构安全系数，此处取2；一一材料的屈服强度，此处材料为HG70，屈服强度为590MPa；一一应力集中系数，取1.1；一一动力载荷系数，取1.25。计算得到：214.6Mpa，取214Mpa。臂架在实际工作过程中还会承受着弯矩的作用，因此在分析作业臂的时候还需进行刚度计算，并判断结构变形是否在理论规定的许用应变范围内。许用值可由下式计算：——静位移；——作业臂臂长。经过计算，234mm。（1）由仿真得到的各工况应力云图和应变云图可以看出，载人作业时工况一的最大变形为15.759mm，工况二的最大变形为40.341mm，工况三最大变形为15.343mm，下臂起吊重物工况的最大变形量为17.882mm，载人作业时工况一最大等效应力值为135.26Mpa，工况二最大等效应力值为160.76Mpa，工况三最大等效应力值为141.63Mpa，下臂起吊重物工况的最大等效应力为153.11Mpa。（2）由仿真结果可知，载人工况时最大变形均发生在第三臂的上臂头，且变形量由下臂到第三臂臂头依次增大。工况一最大应力发生在二臂液压缸与下臂铰接的耳板处，工况二和工况三最大应力均发生在二臂液压缸与二臂铰接处，伸缩臂起吊重物工况最大变形位于伸缩臂上臂头，最大应力发生在液压缸与二臂铰接处。在油缸铰接附近区域应力相对集中，表明在此位置处的结构相对脆弱，强度和刚度值较大，可以在薄弱位置采取添加垫板等方法来减小其损耗，提高其工作寿命。（3）臂架结构所用材料为高强度结构钢HG70，其许用屈服应力为214MPa，许用应变为234mm，几种工况的最大等效应力和最大变形量均小于许用值，而且本章分析的三维模型是简化模型，在实际中的结构具有加强装置，因此登高车臂架结构的设计满足安全要求，同时作业臂还有较大的优化空间，为后续作业臂的截面优化提供了依据。

      分析了登高车臂架结构的载人作业和起吊重物两种工况，利用建模软件Pro/E5.0建立了臂架结构的实体模型。将模型导入到有限元软件ANSYSWorkbench中，对其进行网格划分，设置材料属性，添加约束与载荷，进行求解等种种操作，得到了登高车臂架结构在载人作业和起吊重物几种不同工况下的变形情况和应力情况，得知了臂架受力和变形大小及位置，通过分析可知，臂架结构满足强度和刚度要求，并有较大的优化空间，可通过优化减小其质量，提高综合性能和经济效益，也为后续的动力学分析和作业臂的截面尺寸优化设计提供了参考依据。

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