焊接架台提升强度解决历程

绮罗罗

前两天发帖提问了焊接架台提升强度的问题（图一）得到了大家很多的回复，获益良多。这里先感谢大家，也欣喜于能有机械社区这个大家相互交流提高的平台。上个帖子的问题，大部分得到了解决，所以这里也分享一下解决过程，以作交流。首先条件如图一所示，对初步设计的架台进行有限元分析（图二），根据分析结果可以发现，变形量0.5，主要是悬臂部分的变形和支撑部分变形在末端产生了大位移两部分导致的。那么对策就是减少这两部分的变形。
首先悬臂部分，尽量减少悬臂长度，这样也可以减少支撑部被放大的位移。同时提升悬臂本体的强度，通过增加板厚，上侧也添加肋，内部筋的布置等方式提升（这里我对悬臂部分单独进行了有限元分析，来确认强度的提升效果）。
至于支撑部，首先是提升了前后长度，由400提升到800。而后查询了机械设计手册，恍然大悟，将原本横向布置的筋改为X式布置。
再之后，想尽量降低高度，来减小末端位移。尝试了一些方案，限于工作条件，直接降低高度并不可行，但我将悬臂部分和支撑部分做成了分体式设计。因为设备空间主要是上侧空间有限，而下侧则有充分的空间，做成分体式，就可以将下侧支撑部做大来尽可能提升强度。当然，这样的设计要特别注意螺钉的布置，因为将要由螺钉直接承受力，需要校核好。
所以，目前的优化结构就是如图三所示，变形降到0.15。当然也不是最终版，接下是跟根据其他的单元精细尺寸，从焊接工艺性上优化结构，减重设计，螺钉的布置校核等优化过程。
大概花了半天的时间，不断推翻与优化，最终迭代出来了这个尚可的结果（图四）。在这个设计过程中的感悟主要就是分析与解决了。分析出是哪些地方存在问题，把大问题分解成小问题，查资料做优化尝试各种可能性来一点一点解决掉每个小问题，最终得到成果。我想，这个思路可能比较值得分享吧。

sgxap666

感觉图三这更差了

夜梦荣华

个人还是喜欢你图二的结构，图三难看不说，加工也是麻烦事。x型结构对你这个结构强度提升不大，你可以尝试讲图二按你上面说的优化，结构不变，担心强度不够的话，在悬臂顶部取消横筋（只取消最上面一层横筋），然后侧边打孔，中间穿圆管焊接，这样强度应该会好很多，也便于加工。

lcl2094

如果对于位移变形比较敏感，那么图1、图2的圆孔分配有问题，应该上大下小，或者就直接取消圆孔。如果需要进一步改善位移变形，应该沿力矩方向加宽基础，而过多的横加强梁对强度的帮助有限，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变形了。

wswker

我也认为你新做的结构不是特别好，做结构有个重要的点是简化分析，对于这个来说，你主要考虑位移，可以先不考虑横向稳定性，直接压缩成一块铁板，位移由两个地方产生，一个是悬臂梁的受力，一个是立柱的侧向受拉，都是平面内的受力，你把固定约束放在主梁上，实际悬臂梁的变形是相对比较小的，立柱的变形影响比较大，对立柱来说，y向的宽度影响是比较大的，其实可以再多理解理解惯性矩相关的内容

xue428032

楼主，简单些，用工字钢试下

charlie909

加强筋不会十字交叉，会优选T形，根据需要我会将材料换成Q345

詹姆斯007

一、先说说你的结构存在的问题：
1、看了图一上面的一段话说到“增加板厚，效果甚微”。
       从模型上看，翼缘板薄，腹板厚。这与梁的截面设计原则相背，你画反了，所以增加板厚肯定作用不大。
       开孔的两块侧板是腹板。横梁上下和立柱左右的钢板是翼缘板。
       把板厚修改后，再增加翼缘板的厚度，效果会很明显。
       要是需要惯性矩有更大的提高，可以增加梁的高度。
2、对于梁的截面惯性矩的计算，只考虑翼缘板和腹板，并不考虑梁内部的纵向和横向加劲肋。
      那个交叉的筋板也起不了多大作用。
3、腹板上尽量不要开孔，开孔处的截面是整个梁最危险的部位。如果必须要开孔，需要增加加强圈。
4、你的结构属于半龙门式刚架，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，在立柱下面连接法兰处，要承受弯矩，螺栓的排列也需要调整。6、那个三角加强的部位，需要添加一块盖板，见下图。

      我画了一个模型，供你参考。

詹姆斯007

最近我也遇到你这样的问题，前几年的一个项目，不是我设计的。 是一种反力支座出了问题。强度和刚度都没有问题，是固有频率不够，需要重新设计。
原来的截面设计和你的设计一样，也是把翼缘板和腹板的厚度搞反了。
我重新修改了设计方案，见下图，白色线的是原设计，黄色线的是新设计。

落泪小丑

詹姆斯007 发表于 2023-8-31 12:58
最近我也遇到你这样的问题，前几年的一个项目，不是我设计的。 是一种反力支座出了问题。强度和刚度都没有 ...

请教一下，所以按照贴主贴出来的受力情况，应该增厚的是红色箭头的腹板，而不是增厚黄色箭头的板，我这样理解对吗？