起重机是一种不受地面活动干扰的机械式搬运设备，装备于国民经济发展过程中的各个部门，是实现物流搬运机械化的关键。起重机金属结构是起重机的机械骨架，起着承受和传递起重机所负担载重及其自重的作用，是起重机的主要组成部分。长期以来，起重机金属结构多采用以古典力学和数学为基础的半理论、半经验的设计方法，设计过程反复多，周期长，精度差。随着计算机技术和现代设计理论(如可靠性理论、优化理论及有限元等)的不断发展，出现了许多跨学科的现代设计方法。这些方法与起重机结合，使起重机金属结构设计进入了新的高质量、高效率阶段。目前在起重机行业已广泛运用有限元分析软件(如Ansys等) 对各类起重机进行结构分析，但国内大多数起重机设计人员还不能熟练运用这些软件，加上Ansys有限元实体建模和修改的复杂性及模型调试的耗时性，导致起重机设计过程缓慢，设计出来的产品缺乏竞争力。
      虽然现有起重机金属结构有限元分析研究的文献不少，但主要集中在整体金属结构的静态和动态分析上，很少有对箱形梁内部或外侧加劲肋对箱形梁受力影响做详细分析评价的研究。为此，杭州那泰有限元分析公司结合50t-30m跨度的U形门式起重机金属结构，基于Ansys的APDL语言，参数化地实现了起重机主梁的建模、分网、加载、加约束及有限元分析，探讨了其有限元模型的正确性及其分析结果的收敛性；对内部不同加劲肋组合方式的起重机箱形梁进行详细的结构静力学分析，定量给出主梁横向及纵向加劲肋对主梁强度及刚度影响的大小，为今后起重机金属结构的有限元分析计算提供可靠的技术指导。
      U形门式起重机的主要性能参数为：额定起重量50t，跨度30m，起升高度15m，小车总质量14t，悬臂长12m，小车轮距3.1m，小车轨距8m，起升速度7.75m/min，小车运行速度38.6m/min，有效悬臂长8.5m。
      依据起重机实际运行工况及GB/T 3811-2008《起重机设计规范》，结构强度计算应按有风工作状态下的载荷组合B进行即： 1)满载小车位于主梁跨中，大车、小车同时运行制动，风力平行于大车轨道；2)满载小车位于有效悬臂端，大、小车同时运行制动，风力平行于大车轨道。由于主梁跨度L≥30m，支腿采用一刚一柔的结构形式。材料Q235，安全系数1.33，许用应力176.69MPa。
      依据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》，满载小车位于跨中及有效悬臂位置的主梁内力计算结果表明，主梁最危险截面是满载小车位于有效悬臂端时悬臂根部截面(支腿处) ，该处最大应力为106.5MPa，最大变形为21.13mm，强度未超过许用值176MPa，刚度小于许用值24.29mm，满足设计要求。
      起重机主体部分由钢板焊接而成，钢板属于板壳结构，不仅会产生平面变形，还会产生空间弯曲扭转的复杂变形，故在建模时对主体结构采用壳单元Shell63进行模拟。Shell63单元具有弯曲和薄膜功能，允许面向和法向载荷。由于集中载荷直接施加到主梁的壳单元上会产生较大的应力集中，故在主梁上加设采用实体单元Solid45的轨道简化模型，并将集中载荷施加在轨道上，避免造成主梁的应力集中。根据起重机常用材料Q235B，其弹性模量2.12×10¹¹N/m²，泊松比0.3，密度7860kg/m³。

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