CN109460627A - 全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置，属于计算机领域，该方法包括：基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。该全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置可以减小人工干预，实现分析结果的准确性和一致性。

Description

全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机，具体地涉及全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置。

背景技术

目前，对于塔机回转平台，都是通过力学简化模型进行简单的计算，或者通过有限元分析软件对单个产品的回转平台进行有限元建模分析，以来检查不利工况，建模耗时长、人工干预多、模型分散不便于文档管理以及建模分析标准不统一。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置，该全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置可以减小人工干预，实现分析结果的准确性和一致性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种全塔机回转平台静力仿真分析的方法，该方法包括：基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

优选地，所述外部输入的模型参数包括：所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数、材料参数和位置参数。

优选地，所述材料参数包括密度、杨氏模量以及泊松比中的至少一者；所述尺寸参数包括：上支座参数、下支座参数以及回转支承参数，其中，所述上支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、耳板参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；所述下支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、主弦参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；所述回转支承参数包括以下参数中的至少一者：外圈外直径、外圈内直径、内外圈厚度、内圈外直径、内圈内直径、内外圈高度差、梁单元直径、梁单元接触角、梁单元数量、滚道直径、上支座螺栓孔定位直径、下支座螺栓孔定位直径、螺栓孔数量以及螺栓孔直径。

优选地，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型包括：基于所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数和材料参数，生成所述塔机回转平台的各结构件的模型；基于所述塔机回转平台的各结构件的位置参数，根据所述塔机回转平台的各结构件的模型，生成所述塔机回转平台模型。

优选地，在根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型之后，该方法还包括：调取设定的边界条件；基于有限元模型，根据所述边界条件以及外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

本发明实施例还提供一种全塔机回转平台静力仿真分析的装置，该装置包括：模型生成单元、有限元生成单元以及结果生成单元，其中，所述模型生成单元用于基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；所述有限元生成单元用于根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及所述结果生成单元用于基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

优选地，所述外部输入的模型参数包括：所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数、材料参数和位置参数。

优选地，所述材料参数包括密度、杨氏模量以及泊松比中的至少一者；所述尺寸参数包括：上支座参数、下支座参数以及回转支承参数，其中，所述上支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、耳板参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；所述下支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、主弦参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；所述回转支承参数包括以下参数中的至少一者：外圈外直径、外圈内直径、内外圈厚度、内圈外直径、内圈内直径、内外圈高度差、梁单元直径、梁单元接触角、梁单元数量、滚道直径、上支座螺栓孔定位直径、下支座螺栓孔定位直径、螺栓孔数量以及螺栓孔直径。

优选地，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型包括：基于所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数和材料参数，生成所述塔机回转平台的各结构件的模型；基于所述塔机回转平台的各结构件的位置参数，根据所述塔机回转平台的各结构件的模型，生成所述塔机回转平台模型。

优选地，在根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型之后，所述结果生成单元还用于：调取设定的边界条件；基于有限元模型，根据所述边界条件以及外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

通过上述技术方案，采用本发明提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置，该方法首先生成塔机回转平台模型，然后使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型，最后基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。本发明对塔机回转平台各结构进行了统一处理，减小人工干预，可以实现分析结果的准确性和一致性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程示意图；

图3是本发明另一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程图；

图4是本发明另一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程图；

图5A-5L是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的操作界面示意图；以及

图6是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的装置的结构示意图。

附图标记说明

1 模型生成单元 2 有限元生成单元

3 结果生成单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤S11，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；

步骤S12，根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及

步骤S13，基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

对于不同型号的塔机，尺寸上或者结构上存在差别。因而可以将塔机回转平台结构形式相同的归为一类，具有相同的结构参数。所有塔机回转平台都包括上支座，回转支承和下支座。某一个系统的塔机在上支座，回转支承和下支座都有相同的结构，只是结构的尺寸不同。

利用PYTHON在ABAQUS进行二次开发得到的交互式输入窗口，用户只要输入尺寸参数，即能完成塔机回转平台模型的建立，要进行有限分析，需要在这个几何模型的基础上，生成节点和单元，这里用户输入单元大小的控制参数即可对全模型进行网格划分，生成有限元模型。

在这个有限元模型的基础上通过交互式输入荷载和工况信息，即可完成加载，然后求解。塔机的头部荷载的方向为随机的，因而按照一定的角度求解臂架在不同方向角时回转平台的受力，根据结构部件的等效应力来判别，在某一工况时某部件产生最大等效应力，此工况为此部件的最不利工况。校核根据钢结构规范和塔机设计规范判别部件的等效应力是否小于容许应力，根据求解后的结果文件，输出应力图片，输出分析报告，分析报告中包括模型的介绍、单元情况和荷载信息及结果。

图2是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程示意图。如图2所示，塔机回转平台结构统型，需要塔机回转平台的各结构件的尺寸参数、材料参数和位置参数的交互式输入。材料参数可以包括但不限于：密度、杨氏模量以及泊松比；尺寸参数可以包括但不限于：上支座参数、下支座参数以及回转支承参数，其中，上支座参数可以包括但不限于上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、耳板参数、筋板参数以及法兰盘参数；所述下支座参数可以包括但不限于：上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、主弦参数、筋板参数以及法兰盘参数；回转支承参数可以包括但不限于：外圈外直径、外圈内直径、内外圈厚度、内圈外直径、内圈内直径、内外圈高度差、梁单元直径、梁单元接触角、梁单元数量、滚道直径、上支座螺栓孔定位直径、下支座螺栓孔定位直径、螺栓孔数量以及螺栓孔直径。上支座和下支座通过相对角度进行定位。

在上述交互参数式输入的基础上，进行静力仿真分析，即搭建上支座模型、下支座模型和回转支承模型，然后进行模型组装，生成整体模型；随后生成有限元网络，进行荷载加载，生成荷载工况，计算求解，最后生成分析报告，进行结果评估并保存模型参数。

图3是本发明另一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤S31，基于所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数和材料参数，生成所述塔机回转平台的各结构件的模型；

步骤S32，基于所述塔机回转平台的各结构件的位置参数，根据所述塔机回转平台的各结构件的模型，生成所述塔机回转平台模型；

步骤S33，根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及

步骤S34，基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

在本发明中，提供了塔机回转平台模型的建模方式，以某个系列型号塔机为例，它们的上支座包括了耳板、围筒、上盖板等，这些结构件的结构形状相同，只是尺寸不同。利用PYTHON在ABAQUS上开发出交互式输入窗口，用户只要输入尺寸参数，即能完成这个结构件的模型的建立。

等各结构件完成后，需要将它们拼装成一个模型，各结构件的相对位置关系也通过交互式输入窗口，用户输入定位参数(距离)即可将零部件像堆积木一样堆成一个模型。

上支座、回转支承和下支座的模型搭建完成后，将这三个部分再通过用户参数输入组合成一个塔机回转平台模型。

图4是本发明另一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤S41，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；

步骤S42，根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；

步骤S43，调取设定的边界条件；以及

步骤S44，基于有限元模型，根据所述边界条件以及外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

在本发明实施例中，可以设定边界条件。对于塔机回转平台的各结构件的等效应力信息的求解，在边界上应当严格满足边界条件，即已知的位移约束条件，例如，边界上的位移，转角等于零或者已知值。

图5A-5L是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的操作界面示意图。如图5A-5L所示，依次为产品型号对话框、材料属性对话框、回转支承参数化建模对话框、塔机类型选择对话框、回转机构数量选择框、上支座圆筒建模对话框、扁担节类型选择框、扁担节轮廓参数对话框、扁担节截面赋予对话框、内筋板参数输入对话框、下支座加载对话框以及网格种子大小设置对话框。

本发明对结构模拟、回转支承有限元处理、单元类型的选取、网格大小及质量控制、分析工况的生成、结果的评估进行了统一，减小人工干预，可以实现分析结果的准确性和一致性；交互建模只需要按照例图进行结构部件的参数输入或者调用已有的材料及模型库，按提示逐步输入即可完成整个分析过程。可以节省大量的模型处理、模型边界条件、荷载工况施加和生成分析报告所发费时间；交互式输入时可根据输入结构件参数结合内置的规范对结构件进行高厚比，杆件的长细比进行校核并提示，可以将创建好的材料及模型保存为库，方便后续调用。

图6是本发明一实施例提供的全塔机回转平台静力仿真分析的装置的结构示意图。如图6所示，该装置包括：模型生成单元1、有限元生成单元2以及结果生成单元3，其中，所述模型生成单元1用于基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；所述有限元生成单元2用于根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及所述结果生成单元3用于基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

优选地，所述外部输入的模型参数包括：所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数、材料参数和位置参数。

优选地，所述材料参数包括密度、杨氏模量以及泊松比中的至少一者；所述尺寸参数包括：上支座参数、下支座参数以及回转支承参数，其中，所述上支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、耳板参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；所述下支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、主弦参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；所述回转支承参数包括以下参数中的至少一者：外圈外直径、外圈内直径、内外圈厚度、内圈外直径、内圈内直径、内外圈高度差、梁单元直径、梁单元接触角、梁单元数量、滚道直径、上支座螺栓孔定位直径、下支座螺栓孔定位直径、螺栓孔数量以及螺栓孔直径。

优选地，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型包括：基于所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数和材料参数，生成所述塔机回转平台的各结构件的模型；基于所述塔机回转平台的各结构件的位置参数，根据所述塔机回转平台的各结构件的模型，生成所述塔机回转平台模型。

优选地，在根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型之后，所述结果生成单元还用于：调取设定的边界条件；基于有限元模型，根据所述边界条件以及外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

上述全塔机回转平台静力仿真分析的装置的实施例与上文所述的全塔机回转平台静力仿真分析的方法的实施例类似，在此不再赘述。

通过上述技术方案，采用本发明提供的全塔机回转平台静力仿真分析的方法和装置，该方法首先生成塔机回转平台模型，然后使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型，最后基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。本发明对塔机回转平台各结构进行了统一处理，减小人工干预，可以实现分析结果的准确性和一致性。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种全塔机回转平台静力仿真分析的方法，其特征在于，该方法包括：

基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；

根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及

基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

2.根据权利要求1所述的全塔机回转平台静力仿真分析的方法，其特征在于，所述外部输入的模型参数包括：

所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数、材料参数和位置参数。

3.根据权利要求2所述的全塔机回转平台静力仿真分析的方法，其特征在于，

所述材料参数包括密度、杨氏模量以及泊松比中的至少一者；

所述尺寸参数包括：上支座参数、下支座参数以及回转支承参数，其中，

所述上支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、耳板参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；

所述下支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、主弦参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；

所述回转支承参数包括以下参数中的至少一者：

外圈外直径、外圈内直径、内外圈厚度、内圈外直径、内圈内直径、内外圈高度差、梁单元直径、梁单元接触角、梁单元数量、滚道直径、上支座螺栓孔定位直径、下支座螺栓孔定位直径、螺栓孔数量以及螺栓孔直径。

4.根据权利要求2所述的全塔机回转平台静力仿真分析的方法，其特征在于，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型包括：

基于所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数和材料参数，生成所述塔机回转平台的各结构件的模型；

基于所述塔机回转平台的各结构件的位置参数，根据所述塔机回转平台的各结构件的模型，生成所述塔机回转平台模型。

5.根据权利要求1所述的全塔机回转平台静力仿真分析的方法，其特征在于，在根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型之后，该方法还包括：

调取设定的边界条件；

基于有限元模型，根据所述边界条件以及外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

6.一种全塔机回转平台静力仿真分析的装置，其特征在于，该装置包括：

模型生成单元、有限元生成单元以及结果生成单元，其中，

所述模型生成单元用于基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型；

所述有限元生成单元用于根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型；以及

所述结果生成单元用于基于有限元模型，根据外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。

7.根据权利要求6所述的全塔机回转平台静力仿真分析的装置，其特征在于，所述外部输入的模型参数包括：

所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数、材料参数和位置参数。

8.根据权利要求7所述的全塔机回转平台静力仿真分析的装置，其特征在于，

所述材料参数包括密度、杨氏模量以及泊松比中的至少一者；

所述尺寸参数包括：上支座参数、下支座参数以及回转支承参数，其中，

所述上支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、耳板参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；

所述下支座参数包括上盖板参数、下盖板参数、围筒参数、主弦参数、筋板参数以及法兰盘参数中的至少一者；

所述回转支承参数包括以下参数中的至少一者：

外圈外直径、外圈内直径、内外圈厚度、内圈外直径、内圈内直径、内外圈高度差、梁单元直径、梁单元接触角、梁单元数量、滚道直径、上支座螺栓孔定位直径、下支座螺栓孔定位直径、螺栓孔数量以及螺栓孔直径。

9.根据权利要求7所述的全塔机回转平台静力仿真分析的装置，其特征在于，基于外部输入的模型参数，生成塔机回转平台模型包括：

基于所述塔机回转平台的各结构件的尺寸参数和材料参数，生成所述塔机回转平台的各结构件的模型；

基于所述塔机回转平台的各结构件的位置参数，根据所述塔机回转平台的各结构件的模型，生成所述塔机回转平台模型。

10.根据权利要求6所述的全塔机回转平台静力仿真分析的装置，其特征在于，在根据外部输入的单元大小参数，使用节点、单元填充所述塔机回转平台模型以生成有限元模型之后，所述结果生成单元还用于：

调取设定的边界条件；

基于有限元模型，根据所述边界条件以及外部输入的荷载和工况信息，输出所述塔机回转平台的各结构件的等效应力信息。