桥机主梁特殊截面应力常规计算软件界面设计

2013-12-23符敢为

机械工程与自动化 2013年2期

符敢为，张艳，王莹

（陕西省特种设备质量安全监督检测中心，陕西西安 710048）

0 引言

桥式起重机主梁特殊截面应力计算软件是根据传统常规计算原理［1］、按照常规计算的步骤将繁琐的计算过程编写为程序代码，并封装起来在后台运行［2－4］，从而极大限度地缩短了繁琐重复性的常规计算所耗费的时间。在此基础上，可以方便地通过改变相应的设计参数得到所需要的不同位置截面、不同截面形状上的不同验算点处的等效应力值，便于对通过一系列设计参数的变化得到的计算结果进行分析比较，得出不同设计参数对等效应力状态的影响规律。按照传统计算方法的步骤，进行软件编制中最大的难点是参数的输入设置，即界面设计。本文针对这一问题展开讨论，并通过巧妙的界面设计解决这一问题。

1 常规计算软件主界面设计

常规计算模块的主界面设计如图1所示。界面左侧的5个按钮分别对应截面几何性质计算、载荷计算、内力计算、强度计算和退出常规计算，点击不同的按钮则进入到相应的计算阶段。点击“退出”按钮则退出常规计算模块。

2 截面几何性质计算界面设计

点击“截面几何性质”按钮，则出现近端梁变截面、主梁跨中截面、端梁跨中截面、上盖板开门处截面和腹板开门处截面的截面几何性质的计算界面，其中近端梁变截面几何性质的计算界面如图2所示。根据每个截面的具体尺寸通过界面上的编辑框依次输入，点击“计算”按钮进行计算，则上述几个截面的中性轴位置、截面惯性矩就可计算得出，并且显示在相应的编辑框中。当设计要求截面形状发生变化时，能够方便地调整截面形状，并且能够迅速地求出截面的中性轴位置和截面惯性矩，使计算效率和准确率得到大大提高。

图1 常规计算主界面

图2 截面几何性质计算界面

3 载荷计算界面设计

点击“载荷计算”按钮，则出现垂直载荷计算、水平载荷计算和扭转载荷计算的界面，其中垂直载荷计算界面如图3所示。首先，根据起重机的用途和机型确定桥架结构承受的垂直载荷，包括固定载荷和移动载荷。其中固定载荷又分为均布载荷和集中载荷，均布载荷是指半桥架重力，包括主梁、小车轨道及其安装、走台栏杆、小车导电架及栏杆和主梁内电气等的重力，它们按均布载荷作用在桥架上；集中载荷是桥架上的固定设备，包括大车运行机构和司机室（含内部电气设备）的重力。移动载荷主要是起升载荷和小车自重（含吊钩组的重量）。然后，根据起重机的危险运行工况和桥架结构的支承方式确定水平载荷，主要是由主梁自重产生的均布惯性载荷和由小车及其吊重产生的移动集中惯性载荷。因此要确定大车车轮个数、大车主动车轮个数、大车轮距、小车轮距、大车两车轮中心距等相关参数。最后，确定扭转载荷，这里主要包括由小车轮压引起的扭转载荷、移动集中惯性载荷引起的扭转载荷和主梁自重引起的均布惯性载荷［5］。根据上面要输入的参数在对应的编辑框中正确输入，点击“计算”按钮，顺次完成垂直载荷、水平载荷和扭转载荷的计算。

图3 垂直载荷计算界面

4 内力计算界面设计

点击“内力计算”按钮，则出现垂直平面内的内力计算和水平平面内的内力计算界面，其中垂直平面内的内力计算界面如图4所示。进入该部分的计算时，界面上“显示相关”中的计算参数均已在前面的计算部分完成，此处只需点击“计算”按钮，得到垂直载荷作用下计算截面的弯矩、剪力和水平载荷作用下计算截面的弯矩、剪力。

5 强度计算界面设计

点击“强度计算”按钮，则出现近端梁变截面或跨中截面、上盖板开门处截面和腹板开门处截面的强度计算界面，其中近端梁变截面或跨中截面强度计算界面如图5所示。在这一部分，由于近端梁变截面和跨中截面上所取的验算点相同，只是小车的运行位置不同，因此将两个截面的强度计算放在同一界面上。在进行强度计算时应根据前面设置的小车运行位置和计算截面位置，点击相应界面上的“计算”按钮，得到相应截面上每个验算点的各项应力值，最后按照相应的强度理论进行应力组合得到其等效应力值。