王 宁, 张文明

(沈阳大学 机械工程学院, 辽宁 沈阳 110044)

经过多年的发展,我国游乐设施已逐步发展成熟,无论在技术还是在生产能力都能够满足社会游乐发展的需求.游乐设施的主体结构大都是钢结构形式,其结构的稳定性及强度直接影响着乘客的生命安全[1].因此,国家质检总局在审核时对设备的安全系数有着严格的要求.在设计计算时必须用精确度较高的软件对设备进行分析.而ANSYS软件 功能强大,操作简单方便,现在已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的 FEA (Finite Element Analysis)有限元分析评比中都名列第一.基于此背景,利用有限元ANSYS软件对海盗船进行结构分析[2].

1 海盗船结构及运行原理

海盗船游乐设备受力结构由主支架、主拉杆、副拉杆、船体骨架、驱动装置等几部分组成,整体结构见图 1.座椅沿船体骨架布置,游客由安全压杠约束在座椅上,船体通过主拉杆与主支架连接,主支架下端与预埋钢结构连接.海盗船主拉杆、船体骨架及座椅骨架是由板材通过焊接及螺栓连接而成,主支架是由φ508 mm×15 mm大直径无缝钢管通过焊接和螺栓连接而成的钢架结构[3].

图1 海盗船结构简图Fig.1 Structure diagram of pirate ship

2 海盗船计算载荷及工况

2.1 海盗船计算载荷

海盗船属于游乐园的大型游乐设备,其Tekla Structures 模型如图2所示,可用于重量、重心计算和结构工况分析.海盗船共12个座椅,每个座椅可以乘坐5位乘客,满载时有60位乘客.设备外形尺寸(长×宽×高)为19.6 m×9.4 m×17 m ,最大摆角α=±60°,船底最大线速度为10.5 m·s-1,满载摆动体质心回……