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机械设计与制造
Machinery
Design&Manufacture
第4期 2013年4月
基于Hypercrash的门式起重机吊物碰撞刚性
支腿仿真分析夏明睿，殷晨波，马峰
（南京工业大学机械动力与工程学院，江苏南京211816）
摘要：以某工厂300t-43m型号的造船门式起重机为研究对象，应用碰撞仿真有限元分析款件Hypercrash对造船门式起重机吊物殊撞则性支腿过程进行数值模拟，得到造船门式起重机在大变形磁撞时整机和局部构件变形模式，同时分析了理撞过程中各部位的应力、整机的能量、吊物速度及上小车加速度的变化情况。仿真结果表明仿真试验结果符合实际情况，对小车载重物避控则性支腿过程的积极探索和详细分新，为造船门式起重机硅接安全性的研究提供了理论依据和数据支持。
关键词：门式起重机；碰撞仿真；Hypercrash；刚性支腿
中图分类号：TH16
文献标识码：A文章编号：10013997(2013)04-0192-03
TheSimulationAnalysis of DoorCrane's Hanging Object Colliding
with Rigid Legs Based on Hypercrash XIA Mingrui, YIN Chen-bo, MA Feng
(College of Mechanical power and Engineering, Nanjing University of Technology, Jiangsu Nanjing 211816, China)
Abstract: Using @ 300t43m shipbuilding door crae as the carrier,the crash simulation of hanging objects crashing into rigid leg is carried with Hypercrash soffaare.Through analysis the collision deformation modes, the stress of warious parts, the schole machine energy, speed of hanging object and acceleration of the liutle car are obtained.The result shows that the simulation tests meets the actual situation and actiwe exploration and detailed analysis by the process of handing object
crashing into rigid leg provide basis for studies of shipbuilding gantry crane crash sgfety. Key Words:Door Crane; Crash Simulation; Hypercrash; Rigid Leg
1引言
门式起重机具有结构复杂、起重量大、跨度大、工作环境恶劣等特点，在使用过程中极容易发生事故，并且发生事故的后果极为严重"。其中吊物硅撞起重机支腿是引发事故的一种典型危险工况可。由于操作人员失误或制动设备失灵等原因，吊物有可能与支腿发生干涉，受压支胰在外力的作用下可能发生局部塑性变形或失稳，从而导致整机倒竭，造成生命财产巨大损失。到目前为止，国内关于起重机的碰撞研究的主要内容处于事故防范措施和理论分析阶段。文献只是从理论的角度探讨分析了起重机吊具碰撞的碰撞检测部分、碰撞状态的确定、碰撞后吊具的运动，尚未对碰撞过程作详细分析。在此背景下，运用虚拟现实技术对门式起重机吊物碰撞支腿过程进行仿真模拟和试验研究，分析了碰撞过程中门式起重机主要部位的受力变形、整机的能量、吊物的速度和上小车加速度等一系列参数的变化规律。
来稿日期：2012-06-14
基金项目：国家质检公益性行业科研专项(201010060）
2碰撞有限元理论基础
碰撞过程是一个瞬态、大变形的过程，并且伴有强烈的接触非线性、几何非线性、材料非线性等特征，因此在碰撞模拟过程中采用动态大变形非线性有限元方法。采用Lagrange描述法，根据连续介质力学的动量、质量和能量守恒方程，碰撞体系的基本方程可以写成：
动量方程：0tpf=px，
式中：，柯西应力一—单位质量体积力；*，一加速度。
质量方程:p+px=0
式中：x.相对体积;p当前质量密度;p—初始质量密度。
能量方程：E=VS,e-(p+g)V
(1)(2)(3)
式中：e，9、V一应变率张量、体积粘性阻力、当前构形的体积，偏
应力S,=g,+(p+g)o,,压力p
作者简介：夏明睿，（1988-），男，江苏人，在读硕土士研究生，主要研究方向：虚拟仿真与优化设计；
Ou-9
股展波.（1963-)，男，江苏人，博土，博士生导师，主要研究方向：工程机械数字化创新设计与制造，氢能源安全技术，风力发电叶片制造装备技术，汽车结构轻量化设计