杨蔚华 方子帆 何孔德 李 响

（1.三峡大学 机械与材料学院，湖北 宜昌 443002；2.三峡大学 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002）

塔式起重机是现代化工业与民用建筑中主要的吊装作业设备，目前，国内采用有限元方法对塔机结构设计进行了大量的研究，多是单纯的静力学分析、模态分析和动态响应分析，即使是采用优化设计方法，主要考虑的是静力学性能.但是塔式起重机的工作环境广泛存在着不同频率和不同振型的振动源等因素的干扰，使结构承受强烈的冲击和振动，其振动效应严重地影响了塔式起重机的工作性能和司机的操作舒适性，严重时甚至会导致安全事故的发生［1］.随着塔机向大型、重载、超高和超长方向发展，在满足结构的强度及稳定性的同时，结构的动态性能问题则更显突出，本文将基于大型有限元分析软件ANSYS对塔机结构的动态优化设计进行研究.

1 塔机参数化有限元模型的建立

以某厂生产的QTZ25型塔机作为研究对象.该塔式起重机总高35m，塔顶高5.6m，起重臂长33.6 m，平衡臂长10.6m，公称起重力矩250kN·m，最大额定起重量2.5t，最大幅度额定起重量0.6t.钢结构材料采用Q235，工作级别为A4级.由于塔机结构复杂，在不影响计算精度的前提下，对其做必要的简化，考虑到其金属结构主要为桁架结构，因此，提取各杆件的截面尺寸为特征参数，各杆件采用二节点梁单元BEAM188模拟.利用ANSYS参数化设计语言APDL建立塔机结构的参数化有限元模型（如图……