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箱形伸縮式吊臂結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)緊湊、空間剛度大、抗扭性能好， 廣泛應(yīng)用于汽車起重機中。伸縮式吊臂多數(shù)制成矩形截面的箱型結(jié)構(gòu)，箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有伸縮液壓缸，在吊臂的每個外節(jié)段內(nèi)裝有支承內(nèi)節(jié)的滑塊支座，各節(jié)臂之間可以相對滑動，吊臂根部與轉(zhuǎn)臺鉸接，靠近吊臂根部裝有變幅液壓缸，可實現(xiàn)吊臂在變幅平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。吊臂是一個主要承受軸向壓力、彎矩，以及轉(zhuǎn)矩的構(gòu)件。吊臂的常規(guī)設(shè)計計算通常的方法是將吊臂結(jié)構(gòu)視為梁模型進(jìn)行強度分析及剛度分析。使用有限元分析法計算易于電算化，并且商業(yè)有限元軟件功能強大，技術(shù)上非常成熟，所以在吊臂力學(xué)分析中運用越來越多。
紀(jì)愛敏等使用ANSYS的板殼模型對某型汽車起重機的吊臂進(jìn)行有限元分析，獲得了比較準(zhǔn)確的結(jié)果，并與試驗結(jié)果相符，吳曉、王立彬、靳慧均使用super SAP的板單元分別對某型鐵路救援起重機、100 t鐵路起重機的吊臂進(jìn)行分析，得出吊臂受力最不利的工況位置，并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比，提出改進(jìn)建議。蔣紅旗等使用ANSYS的實體單元對某型起重機吊臂、高空作業(yè)車作業(yè)臂進(jìn)行有限元分析，提出了吊臂設(shè)計改進(jìn)意見。
但在上述建模過程中，過多的模型細(xì)節(jié)將使板殼、實體平面瑣碎，必須通過GLUE命令使其邊界條件連續(xù)，而且容易導(dǎo)致局部網(wǎng)格過密，增加建模過程復(fù)雜程度，加大計算成本，降低工作效率。起重機在一般情況下只要求計算結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度和應(yīng)力強度校核，為了提高有限元分析效率，在ANSYS中利用自定義截面單元直接建立梁模型行有限元計算，并與理論解析解進(jìn)行比較，計算結(jié)果較為精確，具有實際參考意義。
正常工況下進(jìn)行計算吊臂所受載荷包括自重、起升載荷以及由于起重機的起升運行、變幅回轉(zhuǎn)機構(gòu)啟動或制動引起的載荷及風(fēng)載。吊臂載荷如圖所示，根據(jù)吊臂的受力特點及工作情況，將吊臂上的載荷分解為在變幅平面和旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的載荷。由于模擬吊臂自重時，采用ANSYS自動計算。
故計算垂直載荷時去掉式中第二項，即：單元采用BEAM44為3-D線彈性漸變非對稱截面梁單元，具有拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲的能力。其每個節(jié)點有6個自由度，3個方向的轉(zhuǎn)動和3個方向的平動。單元允許具有不對稱的端面結(jié)構(gòu)，并且允許端面節(jié)點偏離截面形心位置，同時可以釋放梁節(jié)點的相關(guān)自由度。BEAM44可以使用SECTYPE、SECDATA、SECOFFSET、SECWRITE和SECREAD命令來建立任何形狀的橫截面，這為變截面吊臂直接在ANSYS中建模提供了方便。
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