摘要：某電廠檢修閘門為20世紀70年代建造，建造時未考慮閘門起吊檢修問題?，F(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場實際條件設計臺車及抓梁，并采用三維軟件建立臺車架及抓梁模型，然后使用前處理軟件進行離散化，再使用有限元軟件進行求解。根據(jù)求解得到結(jié)果對機架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，使得結(jié)構(gòu)強度大幅增加，并滿足遭受設計最大載荷80t情況下結(jié)構(gòu)應力值不超過180"MPa要求，同時撓度需滿足相關(guān)規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：臺車""抓梁"""優(yōu)化"""強度

中圖分類號：O328;TB535+.1"""""""文獻標識碼：A

Computational"Analysis"of"the"Structure"of"the"Trolley"and"Gripping"Beam"in"a"Power"Plant

MA"Yaopo

（Goupitan"Power"Plant，"Zunyi，"Guizhou"Province，"564408"China）

Abstract："The"bulkhead"gate"of"a"power"plant"was"built"in"the"1970s，"and"the"lifting"maintenance"of"the"gate"was"not"considered"when"it"was"constructed."Now"the"trolley"and"the"gripping"beam"are"designed"according"to"the"actual"conditions"of"the"site，"three-dimensional"software"is"used"to"establish"the"trolley"frame"and"gripping"beam"model，"then"pre-processing"software"is"used"for"discretization，"and"then"finite"element"software"is"used"for"solution."According"to"the"results"of"the"solution，"the"frame"structure"is"optimized"to"greatly"increase"the"strength"of"the"structure"and"meetnbsp;the"requirement"that"the"structural"stress"value"is"not"more"than"180"MPa"under"the"maximum"designed"load"of"80T，"and"the"deflection"needs"to"meet"relevant"specifications.

Key"Words："Trolley;"Gripping"beam;"Optimization;"Strength

某水電站檢修閘門為20世紀70年代建造，建造時未考慮閘門起吊檢修問題?，F(xiàn)該閘門出現(xiàn)漏水情況，需進行檢修。現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場實際條件設計臺車及抓梁，并采用三維軟件建立臺車架及抓梁模型，然后使用前處理軟件進行離散化，使用有限元軟件進行求解。根據(jù)求解得到結(jié)果對機架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，使得結(jié)構(gòu)滿足遭受設計最大載荷80"t情況下應力值不超過180"MPa的要求，同時撓度需滿足相關(guān)規(guī)范要求。臺車架及抓梁1/2三維模型如圖1所示。

1有限元模型建立

建立臺車架及抓梁結(jié)構(gòu)的三維簡化模型，并對模型進行網(wǎng)格劃分，建立有限元模型。臺車架及抓梁分別采用204"326個單元及109"150個單元，單元類型均采用S4R殼單元，C3D8I實體單元，單元尺寸為20"mm，有限元模型如圖2所示[1]。

模型采用t、mm、s、N、MPa、N-mm單位制。其中材料參數(shù)為：密度ρ=7.85×10-9"t/mm3，彈性模量E=2.08×105、泊松比0.3，重力加速度為g=9.8×103"t/s2，該機架材料為Q355C，計算中采用塑性階段曲線，如圖3所示。

2計算工況及邊界條件

由于臺車架及抓梁均為對稱結(jié)構(gòu)，因此建立1/2模型，在對稱面處施加對稱邊界條件。然后在臺車架的兩處輪子處均采用rb2進行模擬，一個輪子施加y，z平移自由度約束，其余均放開；另一個輪子施加y平移自由度約束，其余均放開。臺車架載荷為臺車架上原設計卷筒處施加單邊40"t壓力載荷及重力加速度。

抓梁在對稱面處施加對稱邊界條件，然后在鋼絲繩連接處施加垂直z平移自由度約束，其余均放開。建立剛性銷軸模型，并與抓梁建立摩擦接觸關(guān)系，在剛性銷軸中心點施加垂直向下的40"t集中力載荷，并對整體模型施加重力加速度，如圖4所示[2]。

3"計算結(jié)果

原臺車架應力及位移云圖如圖5所示，可見最大應力為458"MPa，不滿足設計要求。

為達到設計要求，在承載的連系梁處將直角拐彎改為斜角拐彎，然后將聯(lián)系梁由工字梁結(jié)構(gòu)改為箱型梁[3-6]結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后臺車架應力及位移云圖如圖6所示。

從圖5和圖6可看出，優(yōu)化后的臺車架結(jié)構(gòu)最大應力由458"MPa降至178.5"MPa，滿足了規(guī)定載荷下結(jié)構(gòu)應力不超過180"MPa的設計要求。

由于在計算模型中采用離散剛體假軸模型代替常見的RB2方式，并采用接觸關(guān)系對假軸和結(jié)構(gòu)進行連接，降低了計算過程中的模型剛度，減小了不恰當約束帶來的剛度突變，消除了應力集中現(xiàn)象，使得計算結(jié)果滿足最大處應力不超過180"MPa的設計要求。抓梁結(jié)構(gòu)計算分析結(jié)果具體如圖7所示。

4結(jié)語

在類似臺車架結(jié)構(gòu)中重點區(qū)域可以考慮采用箱型梁結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)工字梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能顯著降低結(jié)構(gòu)應力，并在變截面處使用拐角斜面降低集中應力，使得結(jié)構(gòu)在承受較大載荷時，保證較小的應力及位移。該種機架型式可作為后續(xù)類似設備支撐結(jié)構(gòu)的參考型式。該文僅對靜載情況下結(jié)構(gòu)應力變形進行計算，后續(xù)可增加鋼絲繩及卷筒、電機等機構(gòu)，建立一個完整臺車模型，對結(jié)構(gòu)在運行全過程中動態(tài)應力、變形等進行分析計算，可對結(jié)構(gòu)有進一步的深入了解。

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