0601液压整体内爬模分析报告.docx

0601液压整体内爬模分析报告.docx

《0601液压整体内爬模分析报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《0601液压整体内爬模分析报告.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

0601液压整体内爬模分析报告

液压整体爬模

验算报告

2015年5月

液压整体爬模

验算报告

验算人：

审核人：

批准人：

验算单位（盖章）：

1背景说明

本液压整体爬模平台使用在高层建筑内墙施工用的安全防护操作平台，本施工平台配合升降系统使用可以进行提升和下降，在使用状态时依靠内爬机器人上的附墙支撑件与建筑内墙固定连接，在升降状态时，内爬机器人附墙支撑件配合升降。

2ANSYS有限元法及软件介绍

2.1有限单元法

ANSYS有限单元法是一种利用计算机为计算工具以剖分插值和能量原理为基础的结构分析数值计算方法。

1943年R.Courant在工作中最早提出了有限单元法的基本思想。

随后1956年，M.J.Turner和R.W.Clongh成功的用此思想分析了飞机结构。

但是直到1960年Clongh才直接引用“有限单元法”这一名词。

有限单元法由于其大量的迭代过程，所以很大程度上依赖于电子计算机。

近几十年来，电子计算机机技术的发展，给有限单元法提供了良好的运算平台，有限单元法的应用也因此而得到了大量的应用。

有限单元法的理论核心部分是将结构离散化。

它将原结构离散成有限个微小的单元体，通过各微小单元体的边界节点将微小单元连接组合成整体。

并将原结构需要求解的未知场变量用单元近似函数分片表示，而单元近似场函数由未知场函数在单元各个结点上的数值和其对应的插值函数矩阵表达。

由于单元相邻节点应满足平衡方程和变形协调方程故求解原结构场函数的无穷多自由度问题就转化为求解单元结点有限个自由度的问题。

通过和原问题数学模型等效的变分原理或加权余量法，建立求解基本未知量的代数方程组或常微分方程组，用数值方法求解次方程，从而得到问题的解答。

可以说有限单元法的基本思想：

结构剖分和单元集合；有关平衡的表述：

能量原理；主要优点：

计算规格化、数值化、适合计算机编程，并避了原结构的连续解得困难。

2.2ANSYS软件

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。

可以用于多个领域的复杂问题模拟，如静态分析、简单的线性分析、非线性分析、瞬态分析、热分析及耦合分析等。

3主要分析步骤

ANSYS有限元典型的分析大致分为3个步骤：

3.1建立有限元模型

主要完成的内容有（按照步骤完成的先后）：

指定工作文件名和ANSYS工作界面标题名；

进入preferences选定分析类型后进入前处理preprocessor；

定义单元类型、实常数、材料属性（弹性模量、线膨胀系数、泊松比）；

创建结构实体模型（几何模型）；

给实体模型赋予材料属性；

划分网格，生成有限元模型。

3.2施加荷载和求解

依次完成的内容有：

定义求解类型、初始边界条件、施加荷载及ANSYS求解。

3.3后处理

后处理部分主要包括两部分：

通用后处理器post1和时间历程后处理器post26。

post1——用于处理整个模型在某个子载荷步的某个子步或者某个结果序列或者特定的时间或频率下的结果。

post26——用于分析处理指定时间范围内模型指定节点上某个结果随时间或频率变化的情况。

4建立模型

本案例结合使用Solid186单元、Shell181单元构造三维实体简化模型。

按照ANSYS建立模型的基本步骤，建立该内爬施工平台的有限元模型。

划分网络后的有限元模型如图1、图2。

图1ANSYS有限元模型

图2ANSYS有限元模型局部

5施加荷载及求解

本升降施工平台主要承受风荷载和各工况下的使用荷载。

5.1风荷载标准值取值如下：

本升降施工平台主要使用在沿海城市市区，风压高度变化系数按A类场地取值；高层施工升降平台风荷载体型系数：

μs＝1.3φ；

WK＝βZ×μS×μZ×W0

基本风压W0＝750N/m（深圳市50年风压取值）

高度修正系数μz＝2.64（建筑物高度按150m取值）

βZ＝1.0

体型系数μs＝1.3（基本值）

钢丝网挡风系数φ＝0.3

μs＝0.3×1.3＝0.39

Wk＝1.0×0.39×2.64×750＝772.2N/m

5.2各工况使用荷载

（1）工况1：

第一、二层平台同时加荷载300KG/m。

（2）工况2：

第一、二、三层平台同时加荷载200KG/m。

（3）工况3：

第一、二层平台同时超载1.25倍加荷载，即同时加荷载375KG/m。

（4）工况4：

第一、二、三层平台同时超载1.25倍加荷载，即同时加荷载250KG/m。

将以上荷载分别施加到模型所对应的构件上并求解。

该内爬施工平台所求各主要受力构件应力按第四强度理论准则组合输出。

6结果分析

6.1工况1主要构件受力情况分析

（1）内爬施工平台整体应力云图如图3：

图3内爬施工平台整体应力云图

因该模型为简化模型，未对脚手板阴角细化模拟，并且未对斜撑与脚手板连接处做圆弧过渡处理，结合图3可知，脚手板与立柱及斜撑连接处出现较大应力集中现象，与实际内爬施工平台不符。

由图3可得，内爬施工平台整体应力云图最大应力出现在第二层脚手板与立柱及斜撑的连接部位，最大应力为166.15MPa，其他部位的应力不高于166MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（2）立柱应力云图如图4：

由图4可得，立柱最大应力出现在立柱与第二层平台连接的节点附近部位，最大应力为99.64MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图4立柱应力云图

（3）内爬机器人应力云图如图5：

图5内爬机器人应力云图

由图5可得，内爬机器人最大应力出现在螺旋支撑件上，最大应力为157.17MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（4）顶层平台应力云图如图6、图7：

图6顶层平台顶面应力云图

由图6可得，顶层平台最大应力出现在平台两侧边与立柱连接处附近，最大应力为97.141MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图7顶层平台底面应力云图

（5）顶层平台中梁应力云图如图8：

图8顶层平台中梁应力云图

由图8可得，顶层平台中梁最大应力出现跨中附近部位，最大应力为8.15MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

6.2工况2主要构件受力情况分析

（1）内爬施工平台整体应力云图如图9：

图9内爬施工平台整体应力云图

因该模型为简化模型，未对脚手板阴角细化模拟，并且未对斜撑与脚手板连接处做圆弧过渡处理，脚手板与立柱及斜撑连接处出现较大应力集中现象，与实际内爬施工平台不符。

由图9可得，内爬施工平台整体应力云图最大应力出现在第二层脚手板与立柱及斜撑的连接部位，最大应力为159.36MPa，其他部位的应力不高于215MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（2）立柱应力云图如图10：

由图10可得，立柱最大应力出现在立柱与第二层平台连接的节点附近部位，最大应力为85.5MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图10立柱应力云图

（3）内爬机器人应力云图如图11：

图11内爬机器人应力云图

由图11可得，内爬机器人最大应力出现在螺旋支撑件上，最大应力为157.15MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（4）顶层平台应力云图如图12、图13：

图12顶层平台顶面应力云图

由图12,13可得，顶层平台最大应力出现在平台两侧边与立柱连接处附近，最大应力为81.11MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图13顶层平台底面应力云图

（5）顶层平台中梁应力云图如图14：

图14顶层平台中梁应力云图

由图15可得，顶层平台中梁最大应力出现跨中附近部位，最大应力为7.91MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

6.3工况3主要构件受力情况分析

（1）内爬施工平台整体应力云图如图15：

图15内爬施工平台整体应力云图

因该模型为简化模型，未对脚手板阴角细化模拟，并且未对斜撑与脚手板连接处做圆弧过渡处理，脚手板与立柱及斜撑连接处出现较大应力集中现象，与实际内爬施工平台不符。

由图15可得，内爬施工平台整体应力云图最大应力出现在第二层脚手板与立柱及斜撑的连接部位，最大应力为172.26MPa，其他部位的应力不高于170MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（2）立柱应力云图如图16：

由图16可得，立柱最大应力出现在立柱与第二层平台连接的节点附近部位，最大应力为110.59MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图16立柱应力云图

（3）内爬机器人应力云图如图17：

图17内爬机器人应力云图

由图17可得，内爬机器人最大应力出现在螺旋支撑件上，最大应力为160.3MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（4）顶层平台应力云图如图18、图19：

图18顶层平台顶面应力云图

由图18可得，顶层平台最大应力出现在平台两侧边与立柱连接处附近，最大应力为108.95MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图19顶层平台底面应力云图

（5）顶层平台中梁应力云图如图20：

图20顶层平台中梁应力云图

由图20可得，顶层平台中梁最大应力出现跨中附近部位，最大应力为8.32MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

6.4工况4主要构件受力情况分析

（1）内爬施工平台整体应力云图如图21：

图21内爬施工平台整体应力云图

因该模型为简化模型，未对脚手板阴角细化模拟，并且未对斜撑与脚手板连接处做圆弧过渡处理，脚手板与立柱及斜撑连接处出现较大应力集中现象，与实际内爬施工平台不符。

由图21可得，内爬施工平台整体应力云图最大应力出现在第二层脚手板焊与立柱及斜撑的连接部位，最大应力为162.02MPa，其他部位的应力不高于215MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（2）立柱应力云图如图22：

由图22可得，立柱最大应力出现在立柱与第二层平台连接的节点附近部位，最大应力为92.91MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图22立柱应力云图

（3）内爬机器人应力云图如图23：

图23内爬机器人应力云图

由图23可得，内爬机器人最大应力出现在螺旋支撑件上，最大应力为160.29MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

（4）顶层平台应力云图如图24、图25：

图24顶层平台顶面应力云图

由图24可得，顶层平台最大应力出现在平台两侧边与立柱连接处附近，最大应力为88.94MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求。

图25顶层平台底面应力云图

（5）顶层平台中梁应力云图如图26：

图26顶层平台中梁应力云图

由图26可得，顶层平台中梁最大应力出现跨中附近部位，最大应力为8.02MPa，小于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的215MPa，满足设计要求

参考文献：

[1]余宗明.新型脚手架的结构原理及安全应用[M].北京：

中国铁道出版社，2001.

[2]王勖成.有限单元法[M].北京：

清华大学出版社，2004.

[3]中华中华人民共和国国家标准，钢结构设计规范（GB50017-2003）.北京:

中国建筑工业出版社，2003.