ANSYS有限元分析在登船升降橋結構計算中的應用

江桂利

摘 要：使用ANSYS建立登船升降橋的有限元模型，然后利用APDL命令對移動載荷分載荷步施加，計算出不同位置載荷的應力和變形，通過比較結果，得到應力最大時載荷位置和應力分布，為登船升降橋設計提供參考。

關鍵詞：登船升降橋;ANSYS;移動載荷

中圖分類號：U66? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0075-02

登船升降橋是實現高效便捷、穩定可靠車客滾裝作業的重要港口裝卸設備，在我國的沿海及內江河港口廣泛應用。目前，由于受到港口的地理位置、潮位落差、承載能力和經濟能力等多種因素限制，國內的港口登船升降橋型式種類各不相同。其中應用較多的一種登船升降橋主要是通過油缸工作行程調節橋體位置，以適應港口不同船型和潮位變化。橋體結構為升降橋最主要的結構件。本文旨在對此橋體結構計算做簡單討論。

1 ANSYS的簡介

ANSYS軟件是融合結構、流體、電場、磁場、聲場于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛用于核工業、鐵路、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、土木工程、造船等一般工業及科學研究。隨著計算機技術的飛速發展，ANSYS在工程分析應用中得到了十分廣泛的應用。本文采用ANSYS對登船升降橋橋體結構進行有限元計算。

2 實際應用

2.1實際問題及簡化

為使結構受力明確，方便計算，先將模型作適當簡化：

（1）面板，梯子平臺等附屬結構做簡化處理，單考慮其重量;

（2）后鉸座軸，安全鎖緊板，油缸鉸點連接板等做簡化處理，約束作用點簡化至梁截面中軸線處;

簡化后的模型可以方便建模，提高劃分網格的質量，使要討論的問題更明確，下面就以簡化后的模型作為研究對象進行討論。

2.2結構計算

2.2.1模型參數

本文以額定通過載荷200T登船升降橋體結構為例，建立有限元模型，模型參數如下：

2.2.2模型約束

2.2.3載荷簡化

橋體設計承載能力為≤200T，車輛單軸載荷≤30T，汽車時速≤5km/h，可只做靜態計算，汽車移動恒定載荷，由于沒有具體的車型參數，本文計算采用4個50T的作用在兩根軸上，來模擬車輛載荷，輪距為1.8m，軸距為≤1.6m，這樣計算是偏安全的。在梁上取21個位置利用載荷步分別添加，模擬汽車在橋上全過程。另外橋體結構自重通過設置相對密度實現;船的跳板載荷通過集中力作用于橋頭。利用APDL命令可快速方便地實現上述過程，步驟如下：

選取節點施加載荷→寫入載荷步1→刪除載荷→選取節點施加載荷→寫入載荷步2→…→寫入載荷步21→分別計算所有載荷步

2.3結果分析

汽車載荷沿橋體中心對稱（汽車在橋體中間行駛）時，應力和變形結果見下圖：

3 結論

（1）由上可知，汽車位于尾梁處時，后鉸軸處有最大支反力;汽車位于前梁中間處時，油缸吊耳有最大拉力;汽車位于主縱梁中間處時，主梁有最大應力;計算結果與實際情況相符，當結構復雜或者工況不明確時，通過計算移動載荷在多個位置的工況進行靜態計算，能夠很好地模擬汽車低速上下橋的過程，得出橋體結構的準確受力狀況。

（2）通過對結果的比較分析，較為容易找出特征工況，在今后進行同類型結構設計時，可只進行特征工況計算，提高設計效率。

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