Введение. Обеспечение безопасности при эксплуатации грузоподъемных кранов, особенно на объектах использования атомной энергии (ОИАЭ) при транспортировке опасных грузов, таких как отработавшие тепловыделяющие сборки, требует высокой точности расчетов несущих конструкций. Существующие подходы к моделированию не всегда учитывают влияние детализации съемных грузозахватных приспособлений (СГП) на общую картину напряженно-деформированного состояния крана. Целью данного исследования является оценка влияния уровня детализации конечно-элементной модели СГП типа траверсы на гибком подвесе на сходимость и точность результатов статического расчета мостового крана.
Материалы и методы. Исследование проводилось на примере задачи транспортировки контейнеров ТУК-13 мостовым краном с использованием траверсы на гибком подвесе. Разработаны и проанализированы три варианта расчетно-статической модели (РСМ) крана, различающиеся способом моделирования СГП: 1) представление нагрузки от СГП и груза сосредоточенными массами (весом); 2) использование детализированной модели СГП с грузом с жесткими соединениями элементов; 3) применение детализированной модели СГП с грузом с учетом шарнирных соединений. Для каждой из трех моделей был выполнен статический расчет тремя различными методами: линейный статический анализ, статический расчет с учетом P-Δ и статический расчет с учетом P-Δ и больших перемещений.
Выводы. Сравнительный анализ показал, что учет гибких элементов подвеса и шарнирных соединений в конструкции СГП требует учета P-Δ эффекта и больших перемещений, для адекватного описания деформированного состояния системы «кран-СГП-груз». Линейные методы и упрощенные модели СГП могут приводить к существенным погрешностям. Выбор уровня детализации РСМ и метода расчета оказывает значительное влияние на достоверность получаемых результатов. Рамки исследования и возможность последующего использования. Результаты применимы к статическому анализу мостовых кранов с гибкими подвесами и сложными СГП. В дальнейшем возможно расширение исследования на динамические режимы работы и другие типы СГП.
Практическое значение. Полученные выводы важны для инженерной практики при проектировании и проведении поверочных расчетов мостовых кранов, позволяя выбрать рациональное сочетание уровня детализации модели и метода расчета для обеспечения требуемой точности и безопасности. Оригинальность и ценность. Новизна работы заключается в систематическом сравнении влияния как уровня детализации модели СГП (от сосредоточенных масс до детализированной модели с шарнирами), так и различных методов статического расчета на результаты для крана с гибким подвесом. Результаты будут полезны инженерам-конструкторам, расчетчикам и специалистам по безопасности, работающим с грузоподъемным оборудованием в ответственных отраслях.