摘要：针对某款动臂塔机内爬外挂结构形式分别采用creo和ANSYS两种软件建模加载进行分析，通过结果分析研究，得出两种软件对该类型结构分析的差异，从而指导设计分析人员更高效更精准的进行结构设计。

　　关键词：动臂塔机;内爬外挂;结构分析;技术研究

　　1.说明

　　Creo Parametric是PTC新推出的3D参数化建模系统，它是在Pro/ENGINEER的基础上做了优化和新功能增加，Creo为Pro/ENGINEER5.0之后的新版本。

　　Creo Parametric在simulate环境下采用的是几何单元分析(GEA)，几何单元分析采用一种称为“P-element”的单元，这种单元的边界形函数为高次多项式，最高阶数可以达到9次，因此使用P单元(P-element)可以很容易的使单元直接附着在复杂的几何边界上，因此可以精确地模拟模型几何，而且只需要很少的单元就能模拟出复杂的边界，大大减少了单元的数量。

　　ANSYS12.1经典环境下采用的是有限单元分析(FEA),通常都是低阶单元，即通过增加单元数量来提高结果精度。

　　所以一般来说，在CREO中分析模型往往表现的“柔软”一些，在位移结果上一般都会比ANSYS中的计算结果大些。

　　2.动臂塔机内爬外挂结构CREO分析

　　2.1. 在creo3.0m020 中的几何模型

　　几何模型如图2-1 所示。

图2-1 几何模型

　　2.2. 在creo3.0m020 simulate环境下的模型说明

　　在simulate 环境下的模型如图2-2 所示。

图2-2 simulate 环境下的模型

　　为了能够顺利进行分析计算，我们对模型要做如下处理：

　　(1)定义材料;

　　(2)理想化：为了减少计算模型单元数量，将部分标准节用梁简化;

　　(3)定义连接：载荷施加位置为回转支座下中心点即塔身上中心点，做出载荷点(APNT0)，将该点与塔身主弦杆四点(APNT1、APNT2、APNT3、APNT4)做受力连接以传递载荷，梁简化标准节和实体简化标准节之间采用受力连接进行模拟，同样在梁简化标准节和实体简化顶升节之间也采用受力连接。模型中有很多地方为销轴连接，故在销轴和耳板连接处做接触处理，并且耳板和周围相邻的两块板之间也做接触处理，外挂围框和实体标准节之间采用接触处理，同样外挂围框和顶升节之间也采用接触处理。

　　(4)施加载荷和约束：在simulate环境下施加的自重载荷，即在选定坐标系下施加重力载荷。在simulate环境下施加的外部载荷，即在点APNT0 处施加FX、FY、FZ、MX、MY和MZ大小如表 2-1 所示。动臂塔机外挂在simulate环境下施加的约束，即墙体的侧面和下面全约束。

表2-1 外部载荷施加表

　　2.3. 模型分析结果

　　位移结果如图 2-3 所示，最大位移29.8mm。为了看清楚位移结果，此时的位移结果图片的变形放大倍数是100。

　　应力结果(视图显示的阈值为0-50,单位：MPa)如图 2-4 所示。主弦杆最大复合应力为51MPa。

图2-3 位移结果图

图2-4 应力结果图

　　3.动臂塔机内爬外挂结构ANSYS12.1 分析

　　3.1. 在ANSYS12.1 中的几何模型

　　几何模型如图3-1 所示。

　　3.2. 在ANSYS12.1 中的计算说明

　　计算模型如图3-2 所示。

图3-1 几何模型图

图3-2 计算模型

　　为了能够顺利进行分析计算，我们对模型要做如下处理：

　　(1)定义塔身和围框之间的连接耦合处理;

　　(2)施加载荷和约束;

　　(3)其他类似cero处理。

　　3.3. 模型分析结果

　　位移结果如图3-3所示，最大位移28mm。

　　为了看清楚位移结果，此时的位移结果图片的放大倍数是100。

　　应力结果如图3-4所示, (视图显示的阈值为0-50，单位：MPa)。最大复合应力45MPa。

图3-3 位移结果图

图3-4 应力结果图

　　4. CREO 和ANSYS 分析后的主要部位的结果对比

表4-1 模型分析对比结果表

　　5. 结论

　　1)ansys简化模型的结果正确反应了结构的位移和主弦杆应力。

　　2)ansys简化模型没有体现底层支撑的局部结构，故底层支撑梁附近应力仅供参考。

　　3)设计人员在进行动臂塔机内爬外挂结构分析时可根据重点关注的结构部位和需要控制的精确程度以及自身对软件的熟练程度合理选择软件。