二、產品的設計驗證

    對于桁架式起重機，傳統的設計方法是對其進行強度、剛度和穩定性計算，以保證起重機的安全可靠。要達到安全設計，比較可靠的辦法就是做試驗，但是需要大量的試驗經費，且研發周期不能滿足高速發展的社會需求。這就有必要找到一種快捷的數值模擬計算方法，比較精確地模擬起重機的實際工況。

    SolidWorks Simulation是一個與SolidWorks完全集成的設計分析系統，它提供了單一的屏幕解決方法來進行應力分析、頻率分析及扭曲分析等。憑借著快速解算器的強有力支持，用戶使用個人計算機就能快速解決復雜計算問題。

    對于起重機，主要承受其本身自重、風載荷、運行沖擊載荷及起吊重物的重最。通過理論分析可以確定采用結構線性靜態分析，由于整機結構系統均由梁結構組成，故采用梁單元。梁單元是把框架分解成很小的直桿，并應用相似的變形到每個直桿。每個直桿有兩個節點，每個節點有6個自由度。例如圖6所示的框架結構，采用梁單元可以劃分為網格結構，如圖7所示。

圖6 框架三維模型

圖7 橫梁單元網格結構

    在計算剛度時，小車的自重和載荷以集中質量單元的方式加載在相應的節點上。基于這種方法，對模型進行了如下幾種工況的分析。

    1.工況一

    小車位于門機跨中，固定剛性支腿和柔性支腿，即對兩腿的支撐處進行了6個自由度的完全約束。

    以理想狀態計算，材料為0235，其力學特性分別為：材料密度ρ＝7.85×10^-6 kg/mm³，彈性模量E=  2.1×10⁵MPa，泊松比ν=0.3，剪切模量G=8.1×10⁴N/mm²，許用應力177MPa。承受60t的載荷(方向垂直向下)，其分析結果如圖8和圖9所示。結果顯示，整機最大等效應力值為107MPa,小于材料許用應力177MPa，位于主梁跨中下方，滿足強度和剛度要求。

圖8 小車位于門機跨中，承栽60t的整機位移分布圖

圖9 小車位于門機跨中，承載60t的整機應力分布圖