Конечно-элементное моделирование листовых рессор стреловых самоходных кранов

Хахов А.А.

Астраханский государственный технический университет, Астрахань

Ключевые слова: стреловой самоходный кран, металлоконструкции, подвеска, листовая рессора, конечный элемент, прогиб.

Аннотация. В статье описан принцип моделирования динамически нагруженных листовых рессор методом конечных элементов. В предлагаемом подходе обеспечивается выполнение контактного взаимодействия листов без учета трения. Представлены математические зависимости для определения перемещений узлов используемого в моделях рессор тетраэдрического конечного элемента. Приведено матричное уравнение движения дискретной механической системы и построены упругие характеристики рессор, полученные в результате интегрирования уравнения. Выполнен сравнительный анализ величин прогибов листовых рессор, вычисленных по теоретической зависимости и с использованием метода конечных элементов. Приведен пример использования разработанных моделей листовых рессор для анализа напряженно-деформированного состояния металлических конструкций автомобильного крана в режиме его передвижения по неровностям дорог. Рассмотренный в статье принцип моделирования листовых рессор может быть использован для создания новых и совершенствования существующих конструкций стреловых самоходных кранов, обладающих высокими показателями надежности и безопасности.

Finite element modeling of leaf springs for mobile cranes

Khakhov A.A.

Astrakhan State Technical University, Astrakhan

Keywords: mobile crane, metal structures, suspension, leaf spring, finite element, deflection.

Abstract. The article describes the principle of modeling dynamically loaded leaf springs using the finite element method. The proposed approach ensures that the contact interaction between the sheets is performed without taking into account friction. Mathematical dependencies are presented for determining the displacements of the nodes of the tetrahedral finite element used in the models of the springs. A matrix equation of motion for a discrete mechanical system is presented, and the elastic characteristics of the springs obtained by integrating the equation are constructed. A comparative analysis of the deflections of the leaf springs calculated using the theoretical dependence and the finite element method is performed. An example of using the developed leaf spring models to analyze the stress-strain state of the metal structures of a truck crane during its movement over uneven roads is given. The principle of modeling leaf springs discussed in the article can be used to create new and improve existing designs of mobile cranes with high reliability and safety levels.