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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(chē)起重機(jī)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(gè)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(duì)滑動(dòng)，吊臂根部與轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接，靠近吊臂根部裝有變幅液壓缸，可實(shí)現(xiàn)吊臂在變幅平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。吊臂是一個(gè)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(jì)計(jì)算通常的方法是將吊臂結(jié)構(gòu)視為梁模型進(jìn)行強(qiáng)度分析及剛度分析。使用有限元分析法計(jì)算易于電算化，并且商業(yè)有限元軟件功能強(qiáng)大，技術(shù)上非常成熟，所以在吊臂力學(xué)分析中運(yùn)用越來(lái)越多。
紀(jì)愛(ài)敏等使用ANSYS的板殼模型對(duì)某型汽車(chē)起重機(jī)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(yàn)結(jié)果相符，吳曉、王立彬、靳慧均使用super SAP的板單元分別對(duì)某型鐵路救援起重機(jī)、100 t鐵路起重機(jī)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，提出改進(jìn)建議。蔣紅旗等使用ANSYS的實(shí)體單元對(duì)某型起重機(jī)吊臂、高空作業(yè)車(chē)作業(yè)臂進(jìn)行有限元分析，提出了吊臂設(shè)計(jì)改進(jìn)意見(jiàn)。
但在上述建模過(guò)程中，過(guò)多的模型細(xì)節(jié)將使板殼、實(shí)體平面瑣碎，必須通過(guò)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(guò)密，增加建模過(guò)程復(fù)雜程度，加大計(jì)算成本，降低工作效率。起重機(jī)在一般情況下只要求計(jì)算結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度和應(yīng)力強(qiáng)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(jì)算，并與理論解析解進(jìn)行比較，計(jì)算結(jié)果較為精確，具有實(shí)際參考意義。
正常工況下進(jìn)行計(jì)算吊臂所受載荷包括自重、起升載荷以及由于起重機(jī)的起升運(yùn)行、變幅回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或制動(dòng)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(diǎn)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(shí)，采用ANSYS自動(dòng)計(jì)算。
故計(jì)算垂直載荷時(shí)去掉式中第二項(xiàng)，即：?jiǎn)卧捎肂EAM44為3-D線彈性漸變非對(duì)稱(chēng)截面梁?jiǎn)卧�，具有拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲的能力。其每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度，3個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和3個(gè)方向的平動(dòng)。單元允許具有不對(duì)稱(chēng)的端面結(jié)構(gòu)，并且允許端面節(jié)點(diǎn)偏離截面形心位置，同時(shí)可以釋放梁節(jié)點(diǎn)的相關(guān)自由度。BEAM44可以使用SECTYPE、SECDATA、SECOFFSET、SECWRITE和SECREAD命令來(lái)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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