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作為港口散貨裝卸的關(guān)鍵設(shè)備之一，卸船機的性能對散貨卸船效率以及散貨船停泊時間起著至關(guān)重要的影響。對抓斗卸船機整機強度和剛度進行分析，目的是為了檢驗整機金屬結(jié)構(gòu)在自重和外載作用下的承載能力。橋式抓斗卸船機(以下簡稱卸船機)金屬結(jié)構(gòu)主要由門框、前大梁、后大梁、漏斗梁以及梯形架組成。1500ｔ卸船機主要技術(shù)參數(shù)見表。模型采用ＳＨＥＬＬ93、ＢＥＡＭ189、ＭＰＣ184 3種單元類型相結(jié)合的形式對整機金屬結(jié)構(gòu)有限元分析。各單元分布如下：門架、前大梁和后大梁采用ＳＨＥＬＬ93單元。由于機器房支撐架和拉桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，宜采用ＢＥＡＭ189單元。
由于梁和殼單元之間通過1個共用節(jié)點連接，一般會在連接處產(chǎn)生局部應(yīng)力極值，在梁單元和殼單元共點周圍進行ＭＰＣ處理(多點約束)，將殼體上該共用節(jié)點自由度與其臨近節(jié)點剛化。鉸點的等效處理，可以用匯交1點的3桿來模擬鉸點處的軸與軸套的關(guān)系，該方法的實質(zhì)是，將支承軸的耳板視為剛體，用ＳＨＥＬＬ93單元建立模型。用ＢＥＡＭ189單元建立模性模擬鉸接軸。軸端部節(jié)點與耳板孔周圍的節(jié)點自由度耦合，釋放軸向旋轉(zhuǎn)方向的自由度，其余自由度固結(jié)，達到鉸接的效果。
卸船機金屬結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)主要分為工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)，有限元模型見圖。工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格圖由于卸船機工作狀態(tài)下，前大梁水平上所有載荷由前拉桿和鉸軸支承，非工作狀態(tài)前大梁抬起，前大梁被安全鉤鎖定，2種狀態(tài)下卸船機變幅鋼絲繩都處于松弛狀態(tài)，因而整機有限元模型省略了鋼絲繩的建立。
根據(jù)ＧＢ3811—1983《起重機設(shè)計規(guī)范》的要求，至少在以下2種工況載荷條件下進行計算并校核結(jié)構(gòu)強度和剛度。
(1)第Ⅱ類載荷組合，工作狀態(tài)，惡劣條件前大梁水平，主小車滿載啟動行走，大車行走，工作風(fēng)速。根據(jù)卸船作業(yè)要求，將作業(yè)時的第Ⅱ類載荷組合歸納。
(2)第Ⅲ類載荷組合，非工作狀態(tài)，惡劣條件前大梁抬起，安全鎖定，主小車停止在2門框之間，非工作風(fēng)速。
整機結(jié)構(gòu)自重由ANSYS軟件自動計算，建模過程中忽略了局部穩(wěn)定性加強筋板，梯子平臺等非承載結(jié)構(gòu)的自重，根據(jù)設(shè)計圖紙中的結(jié)構(gòu)自重以及整機自重，相應(yīng)地調(diào)整質(zhì)量密度以及載荷比例因子；風(fēng)載荷計算按《起重機設(shè)計規(guī)范》的要求，對工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的Ｃ、Ｋｈ、ｑ分別取值。
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