ZYB600F型液压静力压桩机悬臂强度的分析

    3有限元分析
   
    3.1建立实体模型
   
    利用SolidWorks 建立悬臂和机身连接的实体模型，如图4所示。根据研究问题的性质，在建立实体模型的过程中，对一些非接触配合的凸台进行了省略，悬臂端面的限位条也省略，机身用一框架结构代替，省略了长船和短船，4个支腿着地时，支腿球头以一球面约束进行模拟。
   

    3.2建立有限元分析模型
   
    (1)利用Cosmos有限元分析软件，对实体模型用标准网格器按实体网格类型4Point形式划分网格。
    (2)定义材料为普通碳素结构钢Q235(密度为kg/m3，弹性模量为Mpa，泊松比为0.3)。
    (3)施加载荷与约束，根据设计资料，已知单根配重横梁重4t，单边配重的重量为24Ot，根据工作需要，均以面力方式施加到机身和悬臂上，如图5所示。
   

    关于约束.一方面是对于支腿的约束.在此工况下，支腿在X, Y, Z三个方向上的移动应予以限制，而转动不必限制，因此，支腿可用径向力加以约束，如图6所示;另一方面是悬臂旋转座与机身接触处的约束，以及悬臂的销轴与机身接触处的约束，对于这一问题，应用相触面组进行处理，即定义源与目标实体之间的相触面。根据它们的实际接触情况，在此应用无穿透型接触面组，此接触类型可防止源与目标实体之间产生干涉，但允许源与目标实体之间形成缝隙。
   
    (4)计算求解。利用Direct sparse解算器进行求解，得到最大应力为:σmax=172.3MPa。
   
    3.3分析与比较
   
    本工况下与其它工况相比较，由于横梁及配重对悬空的悬臂产生了较大的扭矩Mr，从而恶化了该悬臂的的受力情况。作者认为主要是以下两个方面的原因:①材料力学计算中，把机身与悬臂机构当成一个整体，忽略了它们之间的联接，这样，计算中的受力情况与实际受力情况是不完全一致的;②应用材料力学知识计算时，没有考虑悬臂的应力集中问题。而实际结构中，悬臂旋转座与机身上平面相接触的水平面与垂直部分的相交处，形成了一个直角，因此，在此处产生力集中，形成一最大应力集中区域。
   

    4结论
   
    (1)利用CosMos有限元分析时，悬臂产生变形与实际变形情况完全一致;产生裂纹或发生开裂的情形与实际情况也相同，这说明利用有限元分析的结果与实际情况是相符合的。
   
    (2)利用有限元分析时，能够明确标示出构件受力最大的区域或应力集中的区域;同时，通过上述分析，找到了悬臂产生严重变形或开裂的主要原因，这为悬臂的结构优化指明了方向。