焊接架臺提升強度解決歷程

綺羅羅

前兩天發(fā)帖提問了焊接架臺提升強度的問題（圖一）得到了大家很多的回復(fù)，獲益良多。這里先感謝大家，也欣喜于能有機械社區(qū)這個大家相互交流提高的平臺。上個帖子的問題，大部分得到了解決，所以這里也分享一下解決過程，以作交流。首先條件如圖一所示，對初步設(shè)計的架臺進行有限元分析（圖二），根據(jù)分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，變形量0.5，主要是懸臂部分的變形和支撐部分變形在末端產(chǎn)生了大位移兩部分導(dǎo)致的。那么對策就是減少這兩部分的變形。
首先懸臂部分，盡量減少懸臂長度，這樣也可以減少支撐部被放大的位移。同時提升懸臂本體的強度，通過增加板厚，上側(cè)也添加肋，內(nèi)部筋的布置等方式提升（這里我對懸臂部分單獨進行了有限元分析，來確認(rèn)強度的提升效果）。
至于支撐部，首先是提升了前后長度，由400提升到800。而后查詢了機械設(shè)計手冊，恍然大悟，將原本橫向布置的筋改為X式布置。
再之后，想盡量降低高度，來減小末端位移。嘗試了一些方案，限于工作條件，直接降低高度并不可行，但我將懸臂部分和支撐部分做成了分體式設(shè)計。因為設(shè)備空間主要是上側(cè)空間有限，而下側(cè)則有充分的空間，做成分體式，就可以將下側(cè)支撐部做大來盡可能提升強度。當(dāng)然，這樣的設(shè)計要特別注意螺釘?shù)牟贾茫�因為將要由螺釘直接承受力，需要校核好�?/font>
所以，目前的優(yōu)化結(jié)構(gòu)就是如圖三所示，變形降到0.15。當(dāng)然也不是最終版，接下是跟根據(jù)其他的單元精細(xì)尺寸，從焊接工藝性上優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減重設(shè)計，螺釘?shù)牟贾眯：说葍?yōu)化過程。
大概花了半天的時間，不斷推翻與優(yōu)化，最終迭代出來了這個尚可的結(jié)果（圖四）。在這個設(shè)計過程中的感悟主要就是分析與解決了。分析出是哪些地方存在問題，把大問題分解成小問題，查資料做優(yōu)化嘗試各種可能性來一點一點解決掉每個小問題，最終得到成果。我想，這個思路可能比較值得分享吧。

sgxap666

感覺圖三這更差了

夜夢榮華

個人還是喜歡你圖二的結(jié)構(gòu)，圖三難看不說，加工也是麻煩事。x型結(jié)構(gòu)對你這個結(jié)構(gòu)強度提升不大，你可以嘗試講圖二按你上面說的優(yōu)化，結(jié)構(gòu)不變，擔(dān)心強度不夠的話，在懸臂頂部取消橫筋（只取消最上面一層橫筋），然后側(cè)邊打孔，中間穿圓管焊接，這樣強度應(yīng)該會好很多，也便于加工。

lcl2094

如果對于位移變形比較敏感，那么圖1、圖2的圓孔分配有問題，應(yīng)該上大下小，或者就直接取消圓孔。如果需要進一步改善位移變形，應(yīng)該沿力矩方向加寬基礎(chǔ)，而過多的橫加強梁對強度的幫助有限，可以取消。最后底板那里太薄了，上面不惜成本堆料，最后螺栓拉住的底板變形了。

wswker

我也認(rèn)為你新做的結(jié)構(gòu)不是特別好，做結(jié)構(gòu)有個重要的點是簡化分析，對于這個來說，你主要考慮位移，可以先不考慮橫向穩(wěn)定性，直接壓縮成一塊鐵板，位移由兩個地方產(chǎn)生，一個是懸臂梁的受力，一個是立柱的側(cè)向受拉，都是平面內(nèi)的受力，你把固定約束放在主梁上，實際懸臂梁的變形是相對比較小的，立柱的變形影響比較大，對立柱來說，y向的寬度影響是比較大的，其實可以再多理解理解慣性矩相關(guān)的內(nèi)容

xue428032

樓主，簡單些，用工字鋼試下

charlie909

加強筋不會十字交叉，會優(yōu)選T形，根據(jù)需要我會將材料換成Q345

詹姆斯007

一、先說說你的結(jié)構(gòu)存在的問題：
1、看了圖一上面的一段話說到“增加板厚，效果甚微”。
       從模型上看，翼緣板薄，腹板厚。這與梁的截面設(shè)計原則相背，你畫反了，所以增加板厚肯定作用不大。
       開孔的兩塊側(cè)板是腹板。橫梁上下和立柱左右的鋼板是翼緣板。
       把板厚修改后，再增加翼緣板的厚度，效果會很明顯。
       要是需要慣性矩有更大的提高，可以增加梁的高度。
2、對于梁的截面慣性矩的計算，只考慮翼緣板和腹板，并不考慮梁內(nèi)部的縱向和橫向加勁肋。
      那個交叉的筋板也起不了多大作用。
3、腹板上盡量不要開孔，開孔處的截面是整個梁最危險的部位。如果必須要開孔，需要增加加強圈。
4、你的結(jié)構(gòu)屬于半龍門式剛架，梁和立柱的截面高度要一致。
5、由于梁端承受垂直的集中力，在立柱下面連接法蘭處，要承受彎矩，螺栓的排列也需要調(diào)整。6、那個三角加強的部位，需要添加一塊蓋板，見下圖。

      我畫了一個模型，供你參考。

詹姆斯007

最近我也遇到你這樣的問題，前幾年的一個項目，不是我設(shè)計的。 是一種反力支座出了問題。強度和剛度都沒有問題，是固有頻率不夠，需要重新設(shè)計。
原來的截面設(shè)計和你的設(shè)計一樣，也是把翼緣板和腹板的厚度搞反了。
我重新修改了設(shè)計方案，見下圖，白色線的是原設(shè)計，黃色線的是新設(shè)計。

落淚小丑

詹姆斯007 發(fā)表于 2023-8-31 12:58
最近我也遇到你這樣的問題，前幾年的一個項目，不是我設(shè)計的。 是一種反力支座出了問題。強度和剛度都沒有 ...

請教一下，所以按照貼主貼出來的受力情況，應(yīng)該增厚的是紅色箭頭的腹板，而不是增厚黃色箭頭的板，我這樣理解對嗎？