ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤

第二章ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤沈阳建筑大学毕业设计说明书PAGE65第二章ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤2.1分析问题遇到要分析的问题时，通常要考虑该问题所在的学科领域、分析该问题所要达到的目标等分析方案。需要考虑以下几点：1、分析领域塔式起重机吊臂的力学分析属于结构分析领域。2、分析目标利用ANSYS，根据起重特性曲线，计算变幅小车在不同位置时吊臂的受力情况，及拉杆的力。3、分析类型结构线性静力分析。4、分析细节的考虑（1）ANSYS中没有定义单位，在应用时，可以采用国际单位制。（2）在建立模型过程中，要考虑两个下弦杆的相对位置。根据起重特性曲线，起重量沿臂端方向逐渐减小，因此由两个等边角钢焊接成的方管的横截面积也减小，同时要考虑到变幅小车在下弦杆上行走，故下弦的外廓面和上平面应在同一平面内。建模时应用点和线，保证模型的连贯性，所以将整个吊臂变截面的下弦杆轴线放在同一水平线上，通过定义单元梁质心的相对位置来保证外廓面和上平面在同一平面内。（3）变幅小车及吊重可以通过集中力的形式加载到下弦杆上。（4）风载荷加到关键点上。（5）吊臂自重通过惯性力施加。由于吊臂上安装有其他设施，故总重比计算值偏大，这时需要增大密度，来模拟自重。（6）划分网格时须注意，拉杆采用的LINK8单元只能承受拉力，所以分网时，一个单元只能分一段。吊臂采用BEAM188单元，分网时可以划分2~3段。（7）在臂节连接处，实际是使用销轴连接，在模型中进行耦合来模拟销轴连接。2.2建立K25/20塔式起重机吊臂模型吊臂的模型结构比较简单，只要在笛卡儿坐标系中输入各个节点的位置，然后将每个点连成直线即可。在建模前要对吊臂的形状有一个全面的了解，然后列出每个节点的坐标。下面是K25/20塔式起重机吊臂节点位置。1、节点编号及坐标位置（mm）：第一节（10000mm）关键点编号XYZ1001163200036251100581.541250011635125000618751100581.572500011638250000931251100581.510375001163113750001243751100581.513500001163145000001556251100581.516625001163176250001868751100581.519750001163207500002181251100581.522875001163238750002493751100581.525100000116326100000027100001100581.5第二节（10000mm）28100000116329100000030100001100581.531106251100581.532112500116333112500034118751100581.535125000116336125000037131251100581.538137500116339137500040143751100581.541150000116342150000043156251100581.544162500116345162500046168751100581.547175000116348175000049181251100581.550187500116351187500052193751100581.553200000116354200000055200001100581.5第三节(10000mm)56200000116357200000058200001100581.559206251100581.560212500116361212500062218751100581.563225000116364225000065231251100581.566237500116367237500068243751100581.569250000116370250000071256251100581.572262500116373262500074268751100581.575275000116376275000077281251100581.578287500116379287500080293751100581.581300000116382300000083300001100581.5第四节（10000mm）84300000116385300000086300001100581.587306251100581.588312500116389312500090318751100581.591325000116392325000093331251100581.594337500116395337500096343751100581.597350000116398350000099356251100581.510036250011631013625000102368751100581.510337500011631043750000105381251100581.510638750011631073875000108393751100581.510940000011631104000000111400001100581.5第五节（5000mm）11240000011631134000000114400001100581.5115406251100581.511641250011631174125000118418751100581.511942500011631204250000121431251100581.512243750011631234375000124443751100581.512545000011631264500000127450001100581.5第六节（5000mm）12845000011631294500000130450001100581.5131456251100581.513246250011631334625000134468751100581.513547500011631364750000137481251100581.513848750011631394875000140493751100581.514150000011631425000000143500001100581.5第七节（5625mm）14450000011631455000000146500001100581.5147506251100581.514851250011631495125000150518751100581.515152500011631525250000153531251100581.515453750011631555375000156543751100581.515755000011631585500000159555001100581.516056000011631615600000162560001100581.5臂端（625mm）1635662501163164566250016556625-210016656625-210381.516756625-210781.516856625-2101163拉杆端点169-16946792581.5拉杆吊点37131251100581.5118418751100581.5第一节两点1700036017100803变幅小车集中载荷作用点172705001163173705000174795001163175795000176145500116317714550001781545001163179154500018028925011631812892500182298250116318329825001845510001163185551000018656000011631875600000在定义的关键点中，吊臂每节后三个点和下一节前三个点的坐标相同，用来进行耦合处理。点击Mainmenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoint>InactiveCS进入Createkeypointsinactivecoordinatesystem对话框。如图2-1所示：图2-1对话框第一行是关键点编号，如果不输入，ANSYS按照默认值自动编号。建议建模时自己手动编号，方便以后查询。按上面表格输入关键点如图2-2所示：图2-2这时可以打开关键点编号选项，显示编号。通用菜单UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering，如图2-3所示。打开PlotNumberingControls对话框，打开关键点编号Keypointnummber，点OK关闭该对话框。如图2-4所示：图2-3图2-4必要时可以点击Help按钮查看帮助。打开编号后用户图形界面里显示关键点及其编号，如图2-5所示：图2-52、连接关键点成直线点击Mainmenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLines，进入CreateSraightLines对话框。如图2-6所示：图2-6屏幕中出现黑色箭头，依次拾取相临关键点，被拾取的点以黄色小方框显示，使之连成直线，一次只能连接一条直线，点OK关闭该对话框。若选错或者要放弃已经选取的点，只要点鼠标右键，这时黑色箭头方向朝下，点要取消的点就可以了，再点鼠标右键，黑色箭头恢复朝上，可以继续选取想要的点。直线操作中也是如此。在连接两点过程中，如果不显示关键点只显示已经连接出的直线时，可以使用UtilityMenu>Plot>Keypoint，来显示关键点，然后继续连接直线。也可以使用UtilityMenu>Plot>Lines来显示直线。在臂节连接处，因为有重合的关键点，所以选取时会弹出一个对话框，如图2-7所示。这个对话框的功能是询问你，在重合的两个点中，你要选取哪一点。点NEXT键可以在互相重合的两点间切换，当对话框中PickedKeypointisXX（关键点编号），是所要选取的点时，点击OK退出。在臂节连接处有六个点，六条线。进行耦合后，由于将三个点的所有自由度都相关连，所以就变成三个点，三条线。建议先将所有的上弦杆连出来，然后将前面一排的下弦杆连出来，再连后面排的下弦杆，再将斜珩架斜腹杆连出来，再连接斜珩架的水平腹杆，再连接水平珩架的斜腹杆，最后连接斜珩架的水平腹杆。这个操作可以保证线单元编号有序连贯，方便查询。图2-7注意：在ANSYS中，点属于直线，要删除线上的点，必须先删除这条直线。在连接点时，不可以跨过一点连这点两边的点，否则此点不在生成的直线上，并且在划分完网格之后不能再修改模型，比如添加或删除关键点或直线。还需注意的是，变幅小车以集中载荷的方式作用在下弦杆上，为方便以后加载，在建立模型时就考虑小车加载的位置，创建关键点时，将小车的作用点也创建成关键点，加载时就可以将吊重及小车自重施加到相应的位置上，因此，在关键点列表中，我将小车所在的几个特殊位置全创建了关键点，这样一个模型可以计算多种工况。连接直线后如图2-8所示：图2-8到此就完成了模型的创建。3、在ANSYS中用耦合来模拟实际吊臂节与节之间的铰接。在模型创建完成后，将接头处的关键点进行藕荷（这个操作必须在模型创建完成后，划分网格之前）。图2-9在工具栏旁的input窗口输入耦合命令：nummrg,kp,1.0e-4，点回车。如上图2-9所示位置。4、定义单元类型选择单元类型：臂架BEAM188，拉杆LINK8。如图2-10所示：图2-10点击Mainmenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，进入ElementType对话框，点击Add按钮，弹出LibraryofElementTypes对话框，该对话框共有4个窗口。在左边窗口中选则BEAM，右边窗口中选择2node188，左下方是所选单元类型编号为1。ANSYS会自动默认向下排号。在划分网格选择材料时会用到，所以必须记住所定义的单元类型编号。选择第一个单元后点击Apply按钮，开始选择第二个单元，左边窗口选择Link，右边窗口选择spar8,单元类型编号是2。如图2-11所示，点击OK关闭该对话框。图2-115、定义实常数BEAM188单元不需要实常数。LINK8单元需要输入实常数横截面积，拉杆材料为48号圆钢，横截面积为1810mm2。点击Mainmenu>Preprocessor>RealConstant>Add/Edit/Delete,进入RealConstant（图2-13）对话框，如图2-12所示。点击Add按钮，弹出ElementTypeofRealConstant对话框，如图2-14所示，点LINK8使之变成蓝色，点击OK，弹出RealConstantSetNumber1，forLINK8对话框，如图2-15所示。在AREA栏中填拉杆的横截面积。图2-12图2-13图2-14图2-156、定义材料特性点击Mainmenu>Preprocessor>MaterialModels，弹出DefineMaterialModelBehavior对话框，这是一个树状结构，如图2-16所示，双击Structural>Linear>Elastic>Isotropic，弹出LinearIsotropicPropertiesforMaterialModelsBehavior对话框，如图2-17所示。EX是杨氏弹性模量210000，PRXY是泊松比0.3。ANSYS中会自动对所定义的材料特性进行编号，在左边窗口显示刚才定义的材料特性编号是1。由于在前面的几步中，我们都将BEAM188相关的编号选择为1，因此在材料特性中也将为BEAM188的特性编号定义为1。图2-16.图2-17然后回到DefineMaterialModelBehavior中双击Structural>Density，弹出DensityforMaterialNumber1对话框，输入密度9.39E-6（在2.1.4分析细节的考虑中提到过，要增大吊臂的密度来模拟实际中吊臂的重量，因此将密度增大，就相当于增大重量），如图2-18所示。这时就完成了对编号为1的BEAM188单元材料特性的定义。图2-18再点击DefineMaterialModelBehavior对话框工具栏上的Material标签，在下拉菜单中点击NewModel，如入2-19所示。弹出DifineMaterialID对话框，输入材料特性的ID即编号为2，如图2-20。定义LINK8单元的特性。过程与上述相同，输入杨氏弹性模量210000，泊松比0.3，密度7.86e-6。图2-19图2-207、定义截面性质吊臂使用的是BEAM188单元，不需要输入实常数，但是要求定义截面形状。下表为吊臂每节钢材型号。臂架参数：（单位：mm）Ⅰ、Ⅱ节Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ节Ⅵ、Ⅶ节上弦杆型号1：¢83×106：¢83×1011：¢68×6下弦杆型号2：80×87、16：70×712、17：63×5斜珩架斜腹杆型号3：¢48×3.58：¢42×313：¢32×3水平珩架斜腹杆型号4：¢42×3.69：¢32×314：¢28×3水平珩架水平杆型号5：¢32×310：¢28×315：¢28×3在2.1.4分析细节的考虑中提到过，要更改单元梁质心的相对位置来保证外廓面和上平面在同一平面内。这个可以在定义梁的截面形状时更改梁单元的节点位置到指定位置。MainMenu>Preprocessor>Sections>Beam>CommonSections，弹出对话框BeamTool，定义梁截面工具，如图2-21。ID为截面编号，在臂架参数表格中已经排列出顺序。Sub-Type是一个下拉框，在下拉框中可以选择截面形状。OffsetTo是偏移梁的位置，也是一个下拉框，在下拉框中可以选择偏移对象，这个只在偏移下弦时有用。上弦杆是变截面，轴线在同一水平线上，不需要偏移。两个下弦杆必须保证外廓面和上平面。偏移量的计算：沿着X轴看过去，大的矩形框是第一、二节下弦，小的矩形框在大矩形框的后面，是三、四、五节的下弦。设定X轴是878的下弦的轴线，原点在大矩形框的中心，左下角点的位置在-Y=43.5，-Z=43.5。767梁左下角点的位置在-Y=36，-Z=36，偏移767梁的左下角点到-Y=32.5，-Z=32.5，同理偏移其他下弦。7号单元——在原有基础上偏移offset-Y=32.5,offset-Z=32.516号单元——在原有基础上偏移offset-Y=32.5,offset-Z=43.512号单元——在原有基础上偏移offset-Y=23.5,offset-Z=23.517号单元——在原有基础上偏移offset-Y=23.5,offset-Z=43.5图2-21截面形状输入：18号单元——为臂端底部腹杆圆管、顶部弯管¢38×319号单元——为臂端边缘为槽钢+钢板，槽钢型号12.6（h=126mm,b=53mm,厚度5.5mm和9mm、9mm）,钢板厚度8mm，宽度118mm。W1=53,W2=126,t1=5.5,t2=8,t3=9，t4=9。8、划分网格划分网格是整个建模过程中最复杂，耗时最长的工作。它与前面定义的单元类型编号，实常数编号，材料特性编号，以及截面形状编号都有关系。打开划分网格工具MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，弹出MeshTool对话框。如图2-22所示：图2-22（1）MeshTool对话框中，如图2-23，最上面ElementsAtrributes是一个下拉列表，在这里可以选择要划分对象的类型，选择Line，然后点击旁边的Set按钮，会弹出一个LineAtrributes窗口，提示你选择要定义属性的线单元。鼠标变成黑色箭头，在用户图形界面窗口中拾取要定义的线，然后点击这个窗口中的OK，弹出一个窗口，如图2-24所示。图2-23图2-24在Materialnumber下拉列表框中选择所选中的线的材料特性编号，在前一步选取直线时，选择吊臂上的线选材料编号为1；选择两个拉杆时，选择材料编号为2。在Realconstantsetnumber下拉列表框中选择所选中线的实常数编号，这个对于BEAM188单元没有意义，所以可以不选，它也不会影响BEAM单元的性质。在Elementtypenumber下拉列表框中选择单元类型编号，有两种，1号是BEAM188，2号是LINK8，一定要注意单元类型的选择，而且该项必须选。在Elementsection下拉列表框中选择选中线的梁单元的截面特性，这个只在划分吊臂即BEAM188单元的网格时用到，划分拉杆即LINK8单元的网格时不需要选择。选择完成后点OK。这就完成了对有限元模型中线的材料特性、实常数、单元类型编号、截面特性编号的定义。必须按照选取的线的特性来选择这个对话框的内容，这样才能保证将这个线单元定义成所需的实体。做这步必须细心。（2）再打开MeshTool对话框，选择中间部分SizeControls中，Lines栏中的Set按钮，弹出ElementSizeonLines对话框，这时鼠标变成黑色箭头，将上一步中已经选取过的线再选一遍，点OK，弹出ElementSizeonPickedLines对话框，如图2-25所示。这个对话框的功能是定义所选的线分网密度，BEAM188单元可以分为2-3段，LINK8单元必须只能分为1段，因为这个单元只能承受拉力。在对话框的第二项No.ofelementdivisions中输入2（如果划分的线是LINK8单元则输入1）。然后点OK关闭对话框。图2-25（3）再打开MeshTool工具栏中，点mesh按钮，弹出meshline对话框如图2-26所示。鼠标变为黑色箭头。选取前两步所选择的直线，点OK，关闭对话框。经过三步完成对一条直线的分网过程，这时打开单元显示，就能看见所定义的BEAM188梁的实体外形。重复这三步，直至将整个模型划分完毕，需要时间比较长。对于单元类型、实常数、材料特性、截面形状编号相同的直线可以一次性选取，然后进行上述三步操作。图2-26打开单元显示，查看划分完网格后模型状态。UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SizeandShape…，如图2-27。弹出SizeandShape对话框，如图2-28，将Displayofelementshapesbasedonrealconstantdescriptions开关打开，如图：图2-27图2-28点OK关闭。然后再点Utility>Plot>Elements，如图2-29。这时就会显示实体模型。简单介绍Plot菜单，RePlot是刷新图形窗口，Keypoint是显示关键点，Lines显示直线，Element是显示单元（只有在网格划分后才能显示出）。图2-29第一节：节和节的连接处：实际中吊臂节与节之间的连接用的是耳板铰接，在ANSYS模型中通过耦合来模拟实际情况中的铰接。下弦杆在截面变化处的衔接：臂端结构：2.3定义约束在实际情况中，吊臂的上铰点通过销轴连接到塔身，可以绕Z轴旋转。拉杆固定在塔顶。因此，对拉杆的约束是全约束，6个自由度；对吊臂上铰点约束5个自由度。MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypoints，弹出Apply，U，ROTonKPs对话框，如图2-30所示。图2-30鼠标变成黑色箭头，在图形窗口中拾取拉杆的一端，或者在对话框的输入窗口中输入拾取的关键点的编号，点OK。弹出ApplyU,ROT,onKPs对话框，选择ALLDOF。如图2-31所示。点Apply，开始对吊臂上铰点进行约束。图2-31点Apply后，鼠标又变成黑色箭头，选取吊臂的两个上铰点或输入两个上铰点的编号，点拾取对话框中的OK，弹出ApplyU,ROT,onKPs对话框，选择UX、UY、UZ、ROTX、ROTY，点OK关闭对话框。如图2-32所示：图2-32这时完成了对模型的边界约束，如图2-33。在施加载荷时，为了方便观察和拾取关键点，可以关闭单元，显示线。图2-332.4施加载荷吊臂上作用的载荷有自重载荷、起升载荷、风载荷和水平惯性力载荷。风载荷是作用在臂架上的风载荷和作用在重物上的风载荷的总和，根据小车在不同位置，吊重不同，作用在重物上的风载荷也不同。1、自重载荷G自重载荷指除起升载荷外起重机各部分的总重量（不是质量，在此以N计），它包括结构、机构、电气设备、以及附设在起重机上的存仓等的重力。自重载荷属于惯性载荷，通过前面已经定义的密度，再定义重力加速度即可计算出自重。定义重力加速度的步骤如下：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Inertia>Gravity，弹出Apply（Gravitational）Acceleration对话框。在ANSYS的总体坐标系中，Y轴是垂直方向，由于重力向下，因此重力加速度的方向向上。在对话框的第二栏Y方向的重力加速度中，添9.8。点OK关闭该对话框。注意：这里定义重力加速度用的单位是m/s2，而不是mm/s2，而前面定义长度和密度时用的长度单位都是mm。这是因为质量的单位采用的是kg，而质量单位和重力加速度单位的乘积是力的单位（采用N），所以重力加速度的单位采用m/s2，而不是mm/s2。如图2-34：图2-34定义完重力加速度后窗口显示如图2-35，在原点Y轴方向有一个红色向上的箭头，表示重力加速度。在窗口的左上角，显示红色的ACEL，表示在模型上添加了一个重力加速度载荷。图2-352、起升载荷：起升载荷指起升质量的重力（以N计），起升质量包括允许起升的最大有效物品、取物装置（下滑轮组、吊钩、吊梁、抓斗、容器、其重电磁铁等）、悬挂挠性件及其它在升降中的设备的质量。起升动载系数。起升质量离地起升或下降制动时，对承载结构和传动结构将产生附加的动载荷作用。在考虑这种工作情况的载荷组合时，应将起升载荷乘以大于1的起升载荷动载系数。在此取=1.25。起升载荷是吊重质量乘以起升动载系数、小车、吊钩的质量总和（乘以9.8），通过起重特性曲线求出在7.5m，15m，29.375m，56m处的吊重，然后加上小车和吊钩的质量形成集中载荷，作用在下弦杆上。按移动载荷对上铰点的力矩值分析计算起重特性曲线（采用机械式力矩限制器）。标定：56m处起重量为1300kg，即考虑小车质量Gc=182kg，吊具质量q=147kg，则这一幅度的活动载荷对上铰点的力矩为。由于力矩限制器的作用，在其他幅度时，对上铰点的力矩也应为。所以，由此得起重特性方程为式中：——起重机额定起重量，6000kg；——标定起重力矩，80tm；——小车质量，182kg；——吊钩质量，147kg；——基本臂最大幅度，56m；——上铰点到回转中心的距离；0.58m。——所能达到的最大幅度。==14.844m（1）在R=7.5m处则作用到下弦杆的集中力为：N分布到4个轮，每个轮所在位置N（2）在R=15m处==5931.692kg则作用到下弦杆的集中力为分布到四个轮，每个轮所在位置（3）在R=29.375m处==2806.238kg则作用到下弦杆的集中力为分布到四个轮，每个轮所在位置（4）在R=56m处==1300kg则作用到下弦杆的集中力为分布到四个轮，每个轮所在位置起升载荷按照集中载荷的形式施加到吊臂的下弦上，施加集中载荷的关键点在建立模型的过程中已经定义，可以直接使用。施加集中载荷的方法如下：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnKeypoints，弹出ApplyF/MOnKeypoints对话框。这是鼠标变成黑色箭头，可以在窗口中拾取要施加集中载荷的位置，即拾取施加集中载荷的关键点，被拾取的关键点以黄色小方框显示。如图2-36所示。图2-36点OK，弹出ApplyF/MOnKeypoints对话框，如图2-37所示。在第一行Directionoffoce/mom栏中，是一个下拉列表，可以选择施加的集中载荷的方向，FX是沿X轴方向的集中力，FY是沿Y轴方向的集中力，FZ是沿Z轴方向的集中力，MX是绕X轴的弯矩，MY是绕Y轴的弯矩，MZ是绕Z轴的弯矩。第二个下拉列表选择Constantvalue，表示集中力或弯矩以实数的形式输入。以在56m处吊重为例，在下弦上车轮的四个作用点处，有沿着Y轴反方向的集中力，大小为4787.3N。因此在集中力方向的下拉列表中选择FY，在Force/momentvalue栏中添-4787.3。负号表示沿Y轴反方向。点OK关闭对话框。图2-37施加集中载荷后的窗口显示如图2-38。在臂端处有四个红色沿Y轴反方向的箭头，表示四个集中力。在窗口的左上角，多了一个红色的F，表示在模型上施加了集中力载荷。图2-383、风载荷露天工作的起重机应考虑风载荷，并认为风载荷是一种沿任意方向的水平力。起重机风载荷分为工作状态风载荷和非工作状态风载荷。工作状态风载荷是起重机在正常工作情况下能承受的最大计算风力。非工作状态风载荷是起重机非工作状态下说受的最大计算风力（如包风产生的风力）。风载荷按下式进行计算：式中：——作用在起重机上或重物上的风载荷（N）；C——风力系数；——风压高度系数；——计算风压（N/m2）；A——起重机或物品垂直于风向的迎风面积（m2）。（1）计算风压q计算风压规定为按空旷地区离地10m高度处的计算风速来确定。工作状态的计算风速按阵风风速（即瞬时风速）考虑，非工作状态的计算风速按2分钟时距的平均风速考虑。计算风压分三种：、、qⅢ。是起重机正常工作状态下最大计算风压，用于选择电动机功率的阻力计算及机构零部件的发热验算；是起重机工作状态最大计算风压，用于计算机构零部件和金属结构的强度、刚性几稳定性；qⅢ是起重机非工作状态计算风压，用于验算此时起重机机构零部件及金属结构的强度、整机抗倾覆稳定性和起重机的防风抗滑安全装置和锚定装置的设计计算。在此，我们考虑的是工作状态下，机构零部件和金属结构的强度，因此选用，查《塔式起重机设计规范》GB/T13752—92，取=250N/m2。（2）风压高度变化系数起重机的工作状态计算风压不考虑高度变化，取=1。所有起重机的非工作状态计算风压均需考虑高度变化。（3）风力系数C下弦杆为方形钢管，腹杆为圆管的三角形截面空间珩架，在侧向风力作用下，其风力系数C可取1.3。（4）迎风面积A的计算：（a）吊重迎风面积应按其实际轮廓尺寸在垂直于风向平面上的投影来决定。物品的轮廓尺寸不明显时，允许采用近似方法加以估算。吊重迎风面积的近似估计值（部分）吊重质量（t）12358迎风面积（m2）12356利用插值计算的方法计算在7.5m、15m、29.375m、56m处吊重的迎风面积。Ⅰ、在7.5m处，吊重6000kg，即6吨A=5.333Ⅱ、在15m处，吊重5931.692kg，即5.931tA=5.310Ⅲ、在29.375m处，吊重2806.238kg，即2.806tA=2.806Ⅳ、在56m处，吊重1300kg，即1.3tA=1.3（b）吊臂的迎风面积Ⅰ、第一、二节吊臂的迎风面积：上弦杆，下弦杆，斜腹杆，长度1239mm，节间连接处的水平腹杆，长度1152。迎风面积等于上弦杆、下弦杆和斜腹杆及水平腹杆的面积总和。Ⅱ、第三、四、五节吊臂的迎风面积：上弦杆，下弦杆，斜腹杆，长度，节间连接处的水平腹杆，长度1162。迎风面积等于上弦杆、下弦杆和斜腹杆及水平腹杆的面积总和。Ⅲ、第六、七节吊臂的迎风面积：上弦杆，下弦杆，斜腹杆，长度，节间连接处的水平腹杆，长度1170。迎风面积等于上弦杆、下弦杆和斜腹杆及水平腹杆的面积总和。整个吊臂的总面积：（c）计算小车在四个位置的风载荷：Ⅰ、在7.5处吊重的迎风面积5.333，吊臂的迎风面积19.559，总的迎风面积。根据，得：Ⅱ、在15处吊重的迎风面积5.310，吊臂的迎风面积19.559，总的迎风面积。根据，得：Ⅲ、在29.375处吊重的迎风面积2.806，吊臂的迎风面积19.559，总的迎风面积。根据，得：Ⅳ、在56处吊重的迎风面积1.3，吊臂的迎风面积19.559，总的迎风面积。根据，得：（d）施加风载荷到模型风载荷作用在吊臂的迎风面上，理论上是均布载荷，在模型中，将这个均布载荷等效成集中载荷，作用在吊臂迎风面的所有节点上。在吊臂的迎风面上（即模型的前视图）有100个节点，将风载荷平分成100份，以集中载荷的形式施加到吊臂迎风面的节点上。MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnKeypoints，弹出ApplyF/MOnKeypoints对话框。这是鼠标变成黑色箭头，可以在窗口中拾取要施加集中载荷的位置，即拾取施加集中载荷的关键点，被拾取的关键点以黄色小方框显示。如图2-39所示。图2-39拾取完吊臂迎风面上100个点后，单击ApplyF/MOnKeypoints对话框中的OK，弹出ApplyF/MOnKeypoints窗口，在窗口中选择施加的风载荷的方向和大小。以在56处吊重为例，风载荷是沿任意方向的水平力，在载荷方向中选择FZ，在56处的计算风载荷为6779.175，分布到100个节点上，为67.79175，负号表示沿Z轴反方向作用。如图2-40图2-40施加完风载荷模型如图2-41所示。图2-414、水平惯性载荷吊臂本身具有一定的质量，在回转起、制动时产生惯性力，惯性力沿吊臂方向分布，越向臂端，惯性力越大，对吊臂根部产生的弯矩越大。因此根据吊臂每节的质量，计算出吊臂每节上的惯性力，然后平均分布到吊臂每节的节点上，用静态载荷模拟吊臂回转启动加速时产生的水平惯性载荷。下图为水平惯性力在吊臂上的分布图：水平回转惯性力计算公式：式中：——每节吊臂的质量，；——启动时吊臂的回转角加速度，；——每节吊臂重心到回转中心的距离，。——吊臂回转时的角速度，；——吊臂回转时启动加速时间，。Ⅰ、计算第一节