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國電泰州電廠是目前國內在建的裝機容量最大的火力發電廠，發電機采用哈爾濱電機有限責任公司和日本東芝聯合設計制造的水氫氫冷、靜態勵磁發電機。發電機定子外形尺寸約11 m×4.9 m×4.455 m，定子總質量為450 t，吊鉤及鋼絲繩質量為10 t。由于同一臺行車的同步能力較強，2臺行車為2人進行操作，同步性差，起吊要求高。因此，考慮使用2個大橫梁，中間使用小橫梁，以減少由于2臺起重機動作的不協調造成橫梁組件的內力增加，影響定子吊裝的安全性。發電機定子吊裝采用2臺加固后起重機雙小車(每臺起重機上增加1臺額定起重量130 t臨時小車)抬吊就位，4只大鉤下掛自制的3根起吊橫梁(大橫梁9 m，小橫梁為5 m)，用掛在大橫梁上的1只600 t吊鉤進行定子的轉向和吊裝。為確保定子吊裝的安全性，對自制吊裝用橫梁結構進行強度分析和安全穩定性校驗十分重要。
原設計吊裝結構系統由3根自制的橫梁通過雙向活動球形支座連接。利用大型有限元結構通用分析軟件ANSYS，建立有限元靜力學計算模型。有限元建模時采用國際單位制，由于研究對象為鋼板通過焊接連接方式形成的鋼箱梁結構，自重大，且鋼板的厚度為30 mm和50 mm的Q345鋼材，屬于中厚板，因而在建模時采用塊單元作為分析單元。主要的單元形式為SOLID45線性單元，對連接大小橫梁的球形支座，采用COMBIN40單元來模擬。由于焊接連接部位的尺寸和結構跨度相比較小，在結構有限元分析單元網格劃分時采用混合網格劃分，即在幾何模型上，根據各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略的網格劃分形式，以提高計算精度和減少計算時間。
由于拉板直接承受吊裝定子及吊鉤的載荷，在有限元分析中，為更好地模擬拉板受力情況，在拉板的底面連接一塊剛度很大的底板，將力均勻地傳至拉板。根據不同的工況，將力加在底板上。
有限元分析時考慮結構的自重，結構加載及約束后的有限元計算模型及球形支座剖面見圖。
為更好地模擬實際吊裝情況，本研究假設以下2種極限工況。
(1)載荷作用在結構的中心，無偏心。載荷大小為5.31×106N。
(2)考慮可能存在的受載偏心，最不利的偏心可能位置是拉板內角邊，載荷大小不變。從不同工況下結構的整體強度有限元分析結果可以看出，結構單元節點的VON MISES應力范圍主要在底板處超出材料的許用應力，對結構影響較小。結構的最不利截面滿足強度、剛度和穩定性的要求。但結構在球形支座處產生較大的位移變形。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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