基于solidworks simulation的升降架有限元分析
基于solidworks simulation的升降架有限元分析
学院（部）：机械工程学院
专业班级： 2011级研究生
学生姓名：
指导教师：陈老师
基于SolidWorks的升降架装配体限元分析摘要随着solidworks功能的增大和设计需要的加大，设计条件要近乎接近真实条件，所以要对设计的产品进行动态仿真。本报告就升降架装配体做了一个实例，来说明反正的步骤和重要性。
关键词 solidworks 动态仿真升降架装配体
1 有限元简介
1.1 SolidWorks Simulation概述
SolidWorks Simulation是一款基于有限元（即FEA数值）技术的设计分析软件，是SRAC开发的工程分析软件产品之一。SRAC是SolidWorks公司的子公司，成立于1982年，是将有限元分析带入微型电脑的先驱。1995年，SRAC开始与SolidWorks公司合作开发了COSMOSWorks软件，从而进入了工程界主流有限元分析软件的市场，成为了SolidWorks公司的金牌产品之一。同时它作为嵌入式分析软件与SolidWorks无缝集成，迅速成为顶级销售产品。整合了SolidWorks CAD软件的COSMOSWorks软件在商业上取得了成功，并与2001年获得了Dassault Systemes(SolidWorks母公司）的认可。2003年，SRAC公司与SolidWorks公司合并。COSMOSWorks推出的2009版被重命名为SolidWorks Simulation。
SolidWorks是一款基于特征的参数化CAD系统软件。和许多最初在UNIX环境中开发，后来才向Windows操作系统开放的CAD系统不同，SolidWorks 与SolidWorks Simulation在一开始就是专为Windows操作系统开发的，所以相互整合是完全可行的。
1.2 有限元分析概述
在数学术语中，FEA也称之为有限单元法，是一种求解关于场问题的一系列偏微分方程的数值方法。这种类型的问题涉及许多工程学科，如机械设计、声学、电磁学、岩土力学、流体动力学等。在工程机械中，有限元分析被广泛的应用在结构、振动和传热问题上。
作为一个强有力的工程分析工具，FEA可以解决从简单到复杂的各种问题。一方面，设计工程师使用FEA在产品研发过程中分析设计改进，由于时间和可用的产品数据的限制，需要对所分析的模型作许多简化。另一方面，专家们使用FEA来解决一些非常深奥的问题，如车辆碰撞动力学、金属成形和生物结构分析。
应用FEA软件分析问题时，有以下三个基本步骤：1）预处理：定义分析类型（静态、热传导、频率等），添加材料属性，施加载荷和约束，网格划分。2）求解：计算所需结果。3）后处理：分析结果。在应用SolidWorks Simulation 时，也遵循以上三个步骤。通过对FEA方法的了解，列出下列步骤：1）建立数学模型。2）建立有限元模型。3）求解有限元模型。4）结果分析。
2、建立升降架模型
升降架有杆、滑块、基座组成。利用solidworks建立三维模型如图2.1，
2.2,2.3所示。
图2.1 杆模型
图2. 2滑块模型
图2.3 基座模型
将上述的几个零件装配起来就得到升降机的装配模型，如图2.4所示。
图2.4 剪刀升降架模型
3、剪刀升降机有限元分析
一载重1800N的剪刀升降机承受一外部水压柱筒作用，改水压柱筒与基座上的滑块相连。假设载荷均匀地分布于两个滚筒之上，而同时又均匀地传递到见到架的各臂上。在这种情况下，每臂所受载荷均为450N。需要做的是找出剪刀臂在collapsed位置时，架子各部分的位移和应力，而不是注重销钉处的接触应力。分析步骤如下：
步骤1 打开装配体
打开装配体模型，并熟悉改装配体collapsed配置与extended。目的是分析Collapsed的配置下的装配体。
步骤 2 激活配置collapsed
载重、水压柱筒、连接销以及其他很多细节都没有建立相应的模型。因而Solidworks 的剪刀架装配体只是在一定程度上对剪刀架的理想化描述。模型如图3.1所示。
图3.1 剪刀升降架模型
步骤3 设定Solidworks Simulation选项
设定全局【系统单位】为【公制（I)(MKS)】，【长度】单位为【毫米】，【应力】单位为【2
N】。
/m
步骤4 创建算例
创建一个名为“collapsed-without base”的【静态】算例。
步骤5 指定材料属性
指定材料【Plain Carbon Steel】到所有零部件
步骤6 装配体干涉检查
观察到装配体中仅有两个面是接触的，如图3.2所示。
步骤7 压缩零件底座如图3.3所示。
图3.3 压缩底座
步骤8 更新所有零件部件
由于底座部件是在算例collapsed-without base定义之后压缩的，所以必须更新算例的零部件。右击算例collapsed-without base并选择【更新所有零部件】。
步骤9 定义虚拟壁
如图3.4所示，选择滑块地面作为【组1】，选择基准面base plane 作为【组2】。
图 3.4 定义虚拟壁
步骤10 定义铰链约束
右击【夹具】文件夹并选择【固定铰链】。
选择最初链接base 的两个圆柱面，然后单击【确定】。结果如图3.5所示。
图3.5 定义铰链
步骤11 定义销钉接头
在四个臂之间定义两个刚性【销钉】接头，在臂和滑块之间定义两个刚性【销钉】接头。
在所有销钉中，允许连接零部件之间的相对旋转，但相对平移是被约束的，如图3.6所
示。
图3.6 定义销钉接头
步骤12 对滑块的圆柱面定义约束
为了模拟由水压柱筒提供的支撑，选择连接滑块的圆柱面要约束全局坐标X方向平移
（朝活塞杆方向），如图所示3,7所示。
图3.7 定义约束
步骤13 对连接件施加450N的力
在4个连接件零部件在有段的圆柱上各施加450的力。因此均布在4个连接位置上的总
重为1800N,如图3.8所示。
如3.9加载荷
步骤14 划分网格
以【高】品质的单元划分模型网4格并取消【自动过度】选项。使用默认的【调整大小】10.8544mm及【公差】0.542719mm，结果如图3.10,3.11所示。
图3.10网格划分
图3.11 划分网格后
步骤15 运行分析
运行分析，注意到求解器发出有关大位移的警告信息。单击【否】，分析会继续直到完成。
步骤16 图解显示von Mises应力和合位移
发现模型还没有屈服，且合位移相当小如图3.12，3.13所示。
图3.12 应力分布图
图3.13 位移分布图
步骤17 列举滑块拖孔的反作用力
滑块约束圆柱面X方向（水压圆筒的方向）的反作用力大致为6350，如图3.14所示
图3.14 反作用力
步骤18 列举接触和摩擦力
列举滑块底面的接触和摩擦力，如图3.15所示。
【法向力】为900N,刚好为总载荷的一半。
【摩擦力】为37N。可以很容易验证该结果的正确性，即由公式450*0.1=45N。
图3.15 接触及摩擦力
步骤19 分析滑块变形
以高倍放大比例图解显示滑块的变形形状。可以隐蔽Solidworks中所有其余的零部件，以更清晰地观察变形形状。可以看到滑块的中间部分和底座发生了分离，在两端只有面积非
常小的接触，如图3.16所示。
图3.16放大变形
步骤20生成报告
在【Simulation】选项下选择【报告】，设定相应参数，可以得到有关该项目分析的一些详细情况，详见附录一。
步骤21 保存结果并关闭所有打开的文件。
4 小结
本文运用SolidWorks对剪刀升降进行建模，并运用SolidWorks Simulation 对其应力、应变以及位移进行了分析。在1800N的外力作用下，应用弹簧接头技术对弹簧进行等效，分析弹簧的刚度，从仿真结果可以看出弹簧的刚度满足要求。
附录一
此项的应力分析: 剪刀升降架
作者: 钟日良
注意:
不要将您的设计决定仅基于此报告所提送的数据。请结合试验数据和实际经验来使用此信息。必须进行现场测试才能核准您的最终设计。Simulation 通过减少而不完全消除现场测试来帮助您减少投入市场的时间。
内容
1封页
2模型信息
3算例属性
4单位
5材料属性
6载荷和约束
7接头定义
8接触
9反作用力
10销钉力
11算例结果
模型信息
文档名称
配
置
文档路径修改日期
剪刀升降架
coll
apsed
E:\学习\SW作业\钟日良\剪刀升降架.SLDASM
Mon Apr 15
19:57:57 2012
link-1
Def
ault
F:\SolidWorks Simulation\Lesson 5\Exercises\Lift
Assembly\link.SLDPRT
Mon Apr 15
19:57:57 2012
link-2
Def
ault
F:\SolidWorks Simulation\Lesson 5\Exercises\Lift
Assembly\link.SLDPRT
Mon Apr
1519:57:57 2012
link-3
Def
ault
F:\SolidWorks Simulation\Lesson 5\Exercises\Lift
Assembly\link.SLDPRT
Mon Apr 15
19:57:57 2012
link-4
Def
ault
F:\SolidWorks Simulation\Lesson 5\Exercises\Lift
Assembly\link.SLDPRT
Mon Apr 15
19:57:57 2012
slider -1
Def
ault
F:\SolidWorks Simulation\Lesson 5\Exercises\Lift
Assembly\slider.SLDPRT
Mon Apr
1519:57:56 2012
base-1
Def
ault
F:\SolidWorks Simulation\Lesson 5\Exercises\Lift
Assembly\base.SLDPRT
Mon Apr 15
19:57:57 2012
算例属性
算例名称collapsed-without base 分析类型Static
网格类型: 实体网格
解算器类型FFEPlus
平面内效果: 关闭
软弹簧: 关闭
惯性卸除: 关闭
热力效果: 输入温度
零应变温度298.000000
单位Kelvin
包括SolidWorks Flow Simulation 中的液压效应关闭
摩擦: 关闭为表面接触忽略间隙关闭使用自适应方法: 关闭
单位
单位系统: 公制
长度/位移mm
温度Kelvin
角速度rad/s
应力/压力N/m^2
材料属性
号数实体名
称
材料质量体积
1 link-1
普通碳
钢
1.99258 kg 0.000255459 m^3
2 link-2
普通碳
钢
1.99258 kg 0.000255459 m^3 3 link-3
普通碳
钢
1.99258 kg 0.000255459 m^3 4 link-4
普通碳
钢
1.99258 kg 0.000255459 m^3 5 slider-1 普通碳 1.99798 kg 0.000256151 m^3
钢
材料名称:普通碳钢
说明:
材料来源:
材料模型类型:线性弹性同向性
默认失败准则:最大von Mises 应力
应用程序数据:
属性名称数值单位数值类型
弹性模量 2.1e+011 N/m^2 恒定
泊松比0.28 NA 恒定
抗剪模量7.9e+010 N/m^2 恒定
质量密度7800 kg/m^3 恒定
3.9983e+
张力强度
N/m^2 恒定
008
2.2059e+
屈服强度
N/m^2 恒定
008
热扩张系
1.3e-005 /Kelvin 恒定
数
热导率43 W/(m.K) 恒定
比热440 J/(kg.K) 恒定
载荷和约束
夹具约束名
选择组说明称
夹具-1
于2 面铰链
夹具-2
于1 面相对于参考几何体边线< 1 >带位移0 mm垂直于参考基准面
载荷
载荷名称选择组
装
载
类
型
说明
力/扭矩-1 link-3, link-1> 于4 面应用力450 N垂直于参考 基准面相对于所选参考base plane使用 均匀分布 按 序 装 载 接头定义接头 名称 选择组 装 载 类 型 说明插销 接头-1 销钉接头于2 面; 无销钉平移; 带 0.00000 N-m/rad 旋转刚度 按 序 装 载 插销接头-2 销钉接头于2 面; 无销钉平移; 带 0.00000 N-m/rad 旋转刚度 按 序 装 载 插销接头-3 销钉接头于2 面; 无销钉平移; 带 0.00000 N-m/rad 旋转刚度 按 序 装 载 插销接头-4 销钉接头于2 面; 无销钉平移; 带 0.00000 N-m/rad 旋转刚度 按 序 装 载 接触 相触状态：接触面- 接合 相触面组-1虚拟壁在下项的所选实体之间:slider-1及slider-1说明: 反作用力 选择组 单 位 总 和X 总和 Y 总和Z合力 整个实 体N 37.8 28 899.99 2 -0.00195026 900.787 销钉力 插销接头-1 类型 X- 分量 Y-分量Z-分量合力 抗剪力(N) 326 9.4 -7.2369e- 006 0 3269.4 轴心力(N) -0 -0 -166.07 -166.07 折弯动量(N-m) 5.53 58 -25.448 0 26.043 力矩(N-m) -0 -0 -2.4121e-007 -2.4121e-007 插销接头-2 类型 X- 分量 Y-分量Z-分量合力 抗剪力(N) 326 9.4 9.921e-0 06 0 3269.4 轴心力(N) -0 -0 166.07 -166.07 折弯动量(N-m) -5.5 446 25.448 0 26.045 力矩(N-m) 0 0 -2.2652e-007 2.2652e-007 插销接头-3 类型 X- 分量 Y-分量Z-分量合力抗剪力(N) -326 9.4 450 0 3300.2 轴心力(N) -0 -0 166.07 -166.07 折弯动量(N-m) -3.4 157 -48.399 0 48.519 力矩(N-m) 0 0 -1.5381e-007 1.5381e-007 插销接头-4 类型 X- 分量 Y-分量Z-分量合力抗剪力(N) -326 9.4 450 0 3300.2 轴心力(N) -0 -0 -166.07 -166.07 折弯动量(N-m) 2.63 75 42.682 0 42.763 力矩(N-m) -0 -0 -1.4895e-007 -1.4895e-007 2013-08-29 17:31 by:有限元来源:广州有道有限元 1. 软件形式： ㈠. SolidWorks的内置形式： ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式： ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式： ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2. 使用FEA的一般步骤： FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具，但不是唯一的数值分析工具！其它的数值分析工具还有：有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时，需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要， （即从CAD几何体→FEA几何体），共有下列三法： ▲特征消隐：指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征，如外圆角、圆边、标志等。▲理想化：理想化是更具有积极意义的工作，如将一个薄壁模型用一个平面来代理（注：如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”，COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体）。 ▲清除：因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具（即SW菜单: Tools→Check…）来检验问题所在，另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉（小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小！但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布，那么此时非常小的内部圆角应该被保留）。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分，包括五个步骤： ▲选择网格种类及定义分析类型（共有静态、热传导、频率…等八种类别）——这时将产生一个FEA算例，左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称； ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择，它不并考虑缺陷和表面条件等因素，与几何模型相比，它有更多的不确定性。 运用ANSYS进行平面刚架模拟建模及误差分析 摘要 有限单元法（或称有限元法）是在当今工程分析中获得最广泛应用的数值计算方法。由于它的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。伴随着计算机科学和技术的快速发展，现已成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。ANSYS软件是目前世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计软件接口，实现数据的共享和交换。本文主要分析平面刚架在均布荷载作用下模拟的有限元模型计算与手工计算之间的误差。 关键字：ANSYS软件有限元平面刚架 PIANE STEEL FRAME WITH ANSYS SIMULATION MODELING AND ERROR ANALYSIS ABSTRACT Finite element method (or finite element method) is the most widely used in modern engineering analysis of numerical calculation method. Because of its versatility and effectiveness, attaches great importance to by the engineering and technology. Along with the rapid development of computer science and technology, has now become a computer aided design and computer aided manufacturing is an important part .At present,the software of ANSY is the fastest growing computer aided engineering (CAE) software on the world, interfacing with the majority of computer aided design software, realizing the sharing and exchange of data. This paper mainly analyzes the model of planar frame software of ANSYS. KEYWARDS:software of ANSYS，finite element，planar frame 前段时间做了一个下面两层商铺的项目，对于大型超市楼面活荷载的确定个人觉得规范上面取值偏小，在网上搜索了一下，现整理出来供大家参考 大型超市楼面等效活荷载的确定 1 前言 随着社会经济水平的不断发展，近些年来，大型超市如雨后春笋般在各地逐渐兴起。大型超市几乎都采用敞开式货架，商品堆放与以往的商场相比要集中得多，某些区域特别是仓储区和饮料堆放区，货物的活荷载相当大。但在传统的建筑结构设计中，依据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)，商场的楼面活荷载标准值通常取3.5kN／m2。在对上海某大型超市的几个分店的调查研究中发现这个值在超市的很多区域已经被大大超过，某些区域实测的均布荷载值甚至超过了20kN／㎡，这些区域主要集中在仓储区和卖场的食品杂货区，而且在这些区域的楼板上都不同程度地出现了裂缝，建筑物的安全性和耐久性已经受到了极大的影响。由于目前国内尚未有针对大型超市的楼面荷载规范，在进行大型超市的结构设计时，楼面活荷载究竟如何取值，才可以既安全又经济呢?为此，我们对某大型超市几个分店的卖场和仓储区内的商品堆放情况及楼板结构进行了调查，并对荷载的调查结果进行了归纳分析，在此基础上完成了各种结构形式在不同荷载分布情况下楼板的内力分析，归纳了针对该类超市的等效均布荷载,并提出了大型超市设计时楼面活荷载的建议取值。 2 荷载调查 调查的内容主要分两部分，一是建筑物的结构，包括超市的结构形式、柱距、梁板跨度、结构构件的几何尺寸等；二是超市各区的实际荷载分布，这又包含了两方面的内容，一方面是货架及上面堆放的商品重量和设备的重量，采用了按满载情况下实测的方法，通过清点货架上堆满商品时的数量和实际称量该商品的单位重量计算得出，货架和设备的自重分别由商家和铭牌提供；另一方面是货架及设备的尺寸以及在商场内的位置情况，通过现场量测得出。对于货架以外的过道区域按3.OkN／㎡取，货架立柱或设备支腿随间距较近的情况将其上的荷载视为均布，间距较大时考虑成集中荷载。这样，通过对这些测量数据进行整理归纳得出了超市楼面上荷载分布。考虑到超市在使用过程中商品的堆放区域可能会进行调整，因此对各个区域的荷载再进行比较分析，选取各区内具有代表性的最大荷载进行结构计算。整理结果见表l。 表1 1.软件形式： ㈠. SolidWorks的内置形式： ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式： ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式： ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2.使用FEA的一般步骤： FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具，但不是唯一的数值分析工具！其它的数值分析工具还有：有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时，需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要， （即从CAD几何体→FEA几何体），共有下列三法： ▲特征消隐：指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征，如外圆角、圆边、标志等。▲理想化：理想化是更具有积极意义的工作，如将一个薄壁模型用一个平面来代理（注：如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”，COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体）。▲清除：因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具（即SW菜单: Tools→Check…）来检验问题所在，另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉（小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小！但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布，那么此时非常小的内部圆角应该被保留）。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分，包括五个步骤： ▲选择网格种类及定义分析类型（共有静态、热传导、频率…等八种类别）——这时将产生一个FEA算例，左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称； ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择，它不并考虑缺陷和表面条件等因素，与几何模型相比，它有更多的不确定性。 ◇右键单击“实体文件夹”并选择“应用材料到所有”——所有零部件将被赋予相同的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下的某个具体零件文件夹并选择“应用材料到所有实体”——某个零件的所有实体(多实体)将被赋予指定的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下具体零件的某个“Body”并选择“应用材料到实体”——只有 基于MATLAB 的平面刚架静力分析 为了进一步理解有限元方法计算的过程，本文根据矩阵位移法的基本原理应用MATLAB 编制计算程序对以平面刚架结构进行了静力分析。本文还利用ANSYS 大型商用有限元分析软件对矩阵位移法的计算结果进行校核，发现两者计算结果相当吻合，验证了计算结果的可靠性。 一、 问题描述 如图1所示的平面刚架，各杆件的材料及截面均相同，E=210GPa ，截面为0.12×0.2m 的实心矩形，现要求解荷载作用下刚架的位移和内力。 5m 4m 3m 图1 二、矩阵位移法计算程序编制 为编制程序方便考虑，本文计算中采用“先处理法”。具体的计算步骤如下。 （1） 对结构进行离散化，对结点和单元进行编号，建立结构（整体）坐标系 和单元（局部）坐标系，并对结点位移进行编号； （2） 对结点位移分量进行编码，形成单元定位向量e λ； （3） 建立按结构整体编码顺序排列的结点位移列向量δ，计算固端力e F P 、等 效结点荷载E P 及综合结点荷载列向量P ； （4） 计算个单元局部坐标系的刚度矩阵，通过坐标变换矩阵T 形成整体坐标 系下的单元刚度矩阵e T e K T K T = ； （5） 利用单元定位向量形成结构刚度矩阵K ； （6） 按式1=K P δ- 求解未知结点位移； （7） 计算各单元的杆端力e F 。 根据上述步骤编制了平面刚架的分析程序。程序中单元刚度矩阵按下式计算。 32322 23 2 32 22 0000 1261260 064620 00001261260062640 EA EA l l EI EI EI EI l l l l EI EI EI EI l l l l K EA EA l l EI EI EI EI l l l l EI EI EI EI l l l l ??- ??? ???- ?? ? ???- ??? ?=??-?? ? ???---??? ???-??? ? 有限元上机分析报告 学院：机械工程 专业及班级：机械设计及其自动化08级7班姓名：王浩煜 学号：20082798 题目编号： 2 1.题目概况 1.1 结构组成和基本数据 结构：该结构为一个六根杆组成的桁架结构，其中四根杆组成了直径为800cm的正方形，其他两根杆的两节点为四边形的四个角。 材料：该六根杆截面面积均为100cm2，材料均为Q235，弹性模量为200GPa，对于直径或厚度大于100mm的截面其强度设计值为190Mpa。 载荷：结构的左上和左下角被铰接固定，限制了其在平面内x和y方向的位移，右上角受到大小为2000KN的集中载荷。 结构的整体状况如下图所示： 1.2 分析任务 该分析的任务是对该结构的静强度进行校核分析以验算该结构否满足强度要求。 2.模型建立 2.1 物理模型简化及其分析 由于该结构为桁架结构，故认为每根杆件只会沿着轴线进行拉压，而不会发 生弯曲和扭转等变形。结构中每根杆为铰接连接，有集中载荷作用于最上方的杆和最右方杆的铰接点。 2.2单元选择及其分析 由于该结构的杆可以认为是只受拉压的杆件，故可以使用LINK180单元，该单元是有着广泛工程应用的杆单元，它可以用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等等。这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。就像铰接结构一样，不承受弯矩。输入的数据有：两个节点、横截面面积（AREA）、单位长度的质量(ADDMAS)及材料属性。输出有：单元节点位移、节点的应力应变等等。由此可见，LINK180单元适用于该结构的分析。 3.3 模型建立及网格划分 （1）启动Ansys软件，选择Preferences→Structural，即将其他非结构菜单过滤掉。 （2）选择单元类型：选择Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add，在出现的对话框中选择Link→3d finit stn 180，即LINK180，点击“OK” 货架设计的原则和要点 在货架设计过程中遵循原则： 1、考虑货物重量分布不均所造成的变形，堆垛机或叉车动作引起的横向冲力，地震烈度设防； 2、货物之间、货物与货架之间以及货物与消防管道之间留有安全距离，留出消防喷淋空间； 3、选用优质钢材，表面防锈及装饰处理，在确保货架使用性能的前提下，尽量降低工程造价。 货架设计时还应注重以下几点： 1.设计货架结构时，应综合考虑使用要求、设备情况、载荷性质、材料供应及安装条件等因素，合理选择结构形式、构造措施和制作材料，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。 2.货架的尺寸公差、变形和间隙均应符合相关的标准。 3.有严格的设计程序，无论以耐用性极限状态还是以最大荷载极限状态设计货架结构时，都要符合相关的标准，要有计算书。对于重大项目必须经过有限元计算，对货架强度、刚度和稳定性进行复合，对地震作用下的安全性进行全面考核。对重复使用的标准型货架，要有通用计算书。 4.计算采用的数据必须是有依据的或是经过试验得到的。货架结构往往很难从理论上作精确分析，必须借助于相应的试验来确定设计中所需要的参数，也可直接通过试验确定货架结构或某个构件的承载能力。试验要有报告，试验设备应经国家认定的有资格的计量部门标定、检验合格。 5.横梁式货架，每根横梁的两端必须配备锁定装置，或提供螺钉和螺母紧固，使横梁能稳定地固定在立柱上，防止受到向上外力而脱离。要确保横梁与其锁定装置（或螺钉和螺母）的接合，在使用中应定期检查横梁锁的正常运作或螺钉螺母的紧固，及时更换损坏的装置。 6.货架立柱柱脚应正确固定在混凝土基础上。要明确货架同地面的连接方式是采用预埋件，采用二次浇灌方案，还是采用化学螺栓与地面直接连接的方案。螺栓的直径、埋入的最小尺寸，都必须根据实际荷载、地震荷载或风力荷载，通过计算确定。2.4m以下手工上料的小货架可不固定。固定货架立柱基础的混凝土必须连续固化28天，并承受相应的压强，基础的不均匀沉降要符合使用要求。 7.库架合一式货架基础的沉降值应严格控制，保证货架结构的正常使用。非库架合一式货架在设计时应注意货架基础和建筑屋柱基础的分离，防止货架结构的作用力导致建筑物的损坏。 8.必须在货架的醒目处设置一个或多个永久性标牌，每个标牌的面积不宜小于20×20（cm2），标牌上应以清晰的字体标出最大单元荷载（kg）、每层最大均布荷载（kg）、每一货格允许存放的单元荷载数。 轻型货架的特点和适用范围 轻型货架的特点： 1、货架立柱是由等边角钢双边冲孔制成，孔距离以50mm距离沿直线排列，立柱孔用来挂接层板之用； 2、货架钢层板采有冷轧钢板按所需尺寸四边折弯成型。 3、立柱与钢层板通过速扣卡销和三角型固定片连接与固定组成的货架。 4、货架各部件加工好成型之后全部经打磨、酸洗、磷化、全自动粉末静电喷涂、烘干等工艺处理后组装成品。生产出的货架成品表面光洁、美观；层板可上下任意调节，拆 ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ 现代制造工程２００９年第ｌ期 ＳＡＰ８４的钢结构货架ＣＡＤ／ＣＡＥ 集成系统的开发 吴小鹏，程国全 （北京科技大学机械工程学院物流工程系，北京１０００８３） 摘要：采用标准数据库与中性文件的相瓦转换技术、ＡＤ０（ＡｃｔｉｖｅＸ Ｄａｔａ ０ｂｊｅｃｔ）技术和ＡｃｔｉｖｅＸ自动化技术集成ＡｕｔｏＣＡＤ 的绘图功能、ｓＡＰ８４强大的有限元分析功能和ｗｏｒｄ文字处理功能，对钢结构货架进行强度、刚度和稳定性分析，输出三维网格图、应力频谱图、位移图和ｗｏｒｄ分析报告。关键词：钢结构货架；ｓＡＰ８４软件；集成ｃＡＤ／ＣＡＥ／ＦＥＡ 中图分类号：仍９１．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７ｌ—３１３３【２００９）０１删７—０４ ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄＣＡＤ／ＣＡＥｓｙｓｔｅｍｏｆ ｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒａｃｋｓｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＡＰ８４ ＷＵＸｉａｏ—ｐｅｎｇ，ＣＨＥＮＧＧｕｏ—ｑｕ粕 （Ｄｅｐｔ．ｏｆＬｏ画ｓｔｉｃｓＥｎ舀ｎｅｅｎｎｇ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，ＣＨＮ） Ａｂｓｔｎｃｔ：Ｗｉ山ＡＤＯ，Ａｃ“ｖｅＸ卸ｔ锄ｔｉｏｎ慨ｈｎｏｌｏ舒柚ｄｃ∞ｖｅ嵋ｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔ锄ｄａｒｄｄａｔａｂａｓｅ锄ｄｎｅｕｔｒａＪｆｉＩｅｓ，ｔｈｅＣＡＤ／ＣＡＥ ｓｙＢｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｅｓＡｕｔｏＣＡＤ，Ｍｉｃ联娅Ｏｆｆｉｃｅ ＷｏｒｄａｎｄＳＡＰ８４．ｎｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｙｓｔｅｍｃ锄印Ｄｖｉｄｅｈｅｌｐ埘ｔｈｔｈｅｄｅｓｉ印卸ｄ柚ａｌｙｓｉ８ ０ｆｓｔｅｅｌ ８咖ｃｔｕｒａｌｒ：ａｃｋｓ锄ｄ伽ｔｐｕｔ ３Ｄ ｄｍ埘ｎ铲ｏｎｄｉｓｐｌ舵ｅｎ℃ｎｔ０ｆｎｏｄｅｓ柚ｄ ｓ嘛ｓ ａｎａｌｙ８ｉｓ０ｆ ｕｎｉｔｓ柚ｄＷｏ—ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｐｏｎ￥． Ｋｅｙ帅ｒ凼：ｓｔｅｅｌ ｓｔｍｃｔｕ甩ｌｒａｃｋｓ；ＳＡＰ８４；ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＦＥＡ 随着仓储物流的不断发展，越来越多的企业运用了钢结构立体货架，然而目前钢结构货架体系的分析方法主要还是采用人丁计算的方式，设计人员主要是依据设计规范对货架的关键组件进行计算分析，而不进行货架结构的整体分析。这种设计方式计算精度难以保证，且人为影响因素过多，缺乏科学性，从而使得货架在设计、制造以及使用当中都存在着许多不确定性因素，最终造成了对货架结构的强度、刚度和稳定性分析的较大误差。 国内在计算机辅助货架设计和分析方面的研究还十分有限，主要是应用操作复杂的图形软件（如Ａｕ．ｔｏＣＡＤ和Ｐｍ／Ｅ）进行实体造型，然后将实体模型导人到有限元分析软件（如ＡＮＳＹＳ）分析，一般的货架设计人员根本不能快速地进行货架的设计和分析。鉴于此，本文依据《钢货架结构设计规范ＣＥＣｓ２３：９０》等设计规范，在对货架模型进行分析和简化的基础上，用 Ｖｉｓｕａｌ Ｂ捌ｃ６．０开发货架ｃＡＤ／ｃＡＥ系统即ＲＦＥＡ （Ｒ且ｃｋ ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）系统，集成ＡｕｔｏＣＡＤ的 绘图功能、结构分析通用软件ＳＡＰ８４强大的有限元分析功能和ｗｏｒｄ文字处理功能，为非货架设计专业人员进行货架有限元分析提供了极大的帮助。 １ 系统的集成框架介绍 ＲＦＥＡ系统是一个集成系统，包括货架设计、货架 有限元分析和报告输出三大功能模块，操作简单，使用者无需掌握大量复杂的专业软件，就可以轻松完成货架的设计，并进行有限元分析。ＲＦＥＡ系统中涉及到大量数据，采用ＡＣＣＥＳＳ数据库和中性文件进行各模块问的数据交换，数据库主要有：材料库、方案库、节点单元库和结果库，中性文件有：ｓＡＰＤＡＴＡ、ｓＡＰ＿ＤＡＴＡ．ＫＯＭ和ＳＡＰＤＡＴＡ．Ｆ３０。系统的集成构架如图ｌ所示。 货架设计模块是为了得到货架的结构、材料和加载参数，这些参数形成方案库，然后根据货架的结构参数进行节点单元的划分，形成节点单元库；货架有限元分析模块利用中性文件ｓＡＰＤＡＴＡ，集成ＳＡＰ８４， ４７ 万方数据 注意:本文件内容只是一个简短的分析报告样板，其内相关的分析条件、设置和结果不一定是正确的，您还是要按本书正文所教的自行来做。 一、范例名： (Gas Valve气压阀) 1 设计要求： （1）输入转速1500rpm。 （2）额定输出压力5Mpa，最大压力10Mpa。 2 分析零件 该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。 3 分析目的 （1）验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。 （2）分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，在工作过程中避开共振频率。 （3）计算凸轮轴零件的工作寿命。 4 分析结果 1.。推杆活塞零件 材料：普通碳钢。 在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S为：162mm2，由F=PS计算得该零件端面的力F为：1620N。所得结果包括： 1 静力计算： （1）应力。如图1-1所示，由应力云图可知，最大应力为21Mpa，静强度设计符合要求。 （2）位移。如图1-2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。 （3）应变。如图1-3所示，应变云图与应力云图的对应的，二者之间存在一转换关系。 图1-1 应力云图图1-2 位移云图 图1-3 应变云图图1-4 模态分析 2 模态分析： 图1-4的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下，其前三阶的模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计要求。 2。凸轮轴零件 材料：45钢，屈服强度355MPa。 根据活塞推杆的受力情况，换算至该零件上的扭矩约为10.5N·m。 1 静力分析： 如图1-5所示为“凸轮轴”零件的应力云图，零件上的最大应力为212Mpa，平均应力约为120MPa，零件的安全系数约为1.7，符合设计要求。 图1-5 应力云图图1-6 模态分析 2 模态分析 作者简介:1)韩书银,男,1967年5月出生,1987年毕业于南京农业大学,2003年入同济大学读研究生,高级教师,224051,江苏省盐城市生物工程高等职业技术学校 收稿日期:2005-10-08 应用技术 大型高层立体仓库货架系统的有限元分析 韩书银1) 万德安2) (同济大学) 摘 要:根据国家有关标准,参照美国货架制造业协会的指导性设计规范,运用mlsc nastran 2001软件包,对一大型高层自动化仓库的货架系统,按常规工况和地震工况进行了有限元分析,对于货架的刚度和强度进行了评价。 关键词:立体仓库;货架系统;有限元分析;载荷;工况中图分类号:TU973 文献标识码:A 文章编号:1004-6429(2006)01-0112-02 随着现代物流业的发展,出现了越来越多的大型高层立体 自动化仓库。作为大型仓库中重要组成部分的货架系统,其强度和刚度显得尤为重要。本文依据我国有关规范,参照美国最新的 工业钢结构仓库货架设计、测试及使用规范!,对上海某物流公司一大型立体自动化仓库的货架系统进行了有限元分析,以考核其设计方案能否满足强度和刚度要求。1 货架系统说明 该仓库为分体式,即货架部分和建筑物为两个独立系统。货架类型为横梁式,主要由立柱、横梁、支撑、水平拉杆、垂直拉杆、吊梁、连接杆等构成。货架系统总高度为29.1m,长度约73m,总宽度约21m 。 各排货架的高度一致,但层数不一,N01~N06排层数为16,N07~N10排的层数为14,多数货格可放置两个承载1t 的托盘,货架两头少数货位仅能放置一个承载1t 的托盘。共有4498个货格,满载时承载货物8828t 。 由于高度超过了20m,立柱设计时采用了不等厚度截面,在高度13879mm 以下,采用壁厚为3.5mm 的开口截面,在高度13879mm 以上,采用壁厚为3mm 的开口截面。2 建立有限元模型 该货架系统的有限元模型在MscPatran2001中完成。在建模时以立柱的中心线为基准,认为各构件之间的连接为固接方式,根据已知条件建立的有限元模型;单元类型均采用两节点梁单元(CBAR),每个单元共有9个自由度,可承受弯曲、扭转、拉压载荷。完成的有限元模型共有31163个节点,61555个单元。 根据设计方案,货架系统所用的材料材料属性为:杨氏弹性模量E =2.06?105MPa,泊松比 =0.3,密度 =7800kg/m 3,屈服强度: s =240MPa 。3 边界条件和载荷分析3.1 边界条件 由于该货架系统为分体式,外部约束只在立柱底脚和地面的连接处,此处采用二次预埋形式,用地脚螺栓固定,可认为是刚性连接,限制此处节点的六个自由度。3.2 载荷分析 通常情况下,货架的载荷主要来自于自重及货物的重量,按照货架的设计要求,分析时按货架装满货物计算。按照上海市的有关规定,该货架须满足7级设防烈度的的要求,因此还需要分析其地震载荷。按设计要求,在地震载荷下,货架容量按满载的80%计算。这样,该货架系统共有如下三种载荷:3.2.1 货架自重DL 分析中以惯性载荷的方式施加在整个货架系统,重力加速度取9.8N/kg 。 3.2.2 货物载荷PL 满载时,存储货物的最大重量是8828t,分析时以分布力方式作用在货架的横梁上,对于长度为2440mm 的货格,放置两个重量为1290mm 的货物,每个横梁承载为9800N,转化为线载荷:9800/2440= 4.02N/mm 。对于货架两端长度为1290m m 的货格,只放置一个1t 的货物,每个横梁承载4900N,转化为线载荷:4900/1290=3.8N/mm 。3.2.3 地震载荷EL 按照我国 构筑物抗震设计规范!,只需要计算水平方向的地震作用。本货架的设防烈度为7级,地震加速度取值为0 10g 。参照美国货架制造业协会2002年版的 工业钢结构仓库货架设计、测试及使用规范!,其总的水平载荷应为: V =C s I p W s (1)式中:C s ###地震响应系数,和场地等级、基本振动周期及地震 加速度有关,下面将专门讨论; 式中:I p ###系统的重要因子,对于重要设施及系统中存在关 键材料时I p =1.5,对于其他情况取I p =1.0,本分析中取I p =1.0; 式中:W s ###经验公式,本分析中,W s =0.8?((0.67?PL )+ DL)。(2) 3.3 地震响应系数C s 的确定3.3.1 模态分析 本文对货架系统的抗震性能分析采用最大静力法,对其进行模态分析的目的是确定其基本振型和固有频率,以便计算在地震载荷下货架的最大应力值。对货架的有限元模型去掉载 ? 112?2006年第1期 1月20山西科技日出版 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 转向架结构原理及基本部件 1.转向架的作用 采用转向架可增加车辆的载重、长度和容积 转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度 安装了弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质 支承车体，承受并传递从车体至轮轨的各种载荷及作用力，使各轴重均匀分配 安装了制动装置，传递制动力，满足运行安全要求 安装了牵引电机及减速装置，提供动力，驱动轮对(或车轮)，使车辆沿着轨道运行 转向架为车辆的一个独立部件，便于转向架的互换和制造、维修 2.转向架的组成及功能 轮对轴箱装置 弹簧悬挂装置 构架或侧架 基础制动装置 电机及齿轮箱装置 附件---传感器、撒砂装置、空气管路等 轮缘润滑装置 2.1轮对轴箱装置 轮对分为动力轮对和非动力轮对，动力轮对组成包括：车轮、车轴、轴箱组成、齿轮箱和牵引电机；非动力轮对包括：车轮、车轴、轴箱组成及动车驱动装置。 其作用： 轮对：引导车辆沿钢轨的运动，传递车辆的重量外，以及轮轨之间的各种作用力 轴箱与轴承装置：联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动 2.2弹性悬挂装置 减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态影响 2.2.1轴箱悬挂装置（也称一系悬挂装置）－在轮对与构架之间 由三个主要零部件组成：二个圆锥形弹性橡胶弹簧单元及一个基座型轴箱。一系悬挂有三个主要功能： 1.保护转向架及车辆以防从轨道上传递过多的振动荷载 2.保护车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨 3.达到良好的曲线性能，同时保证转向架在整个工作速度范围内的动态稳定 性。 弹簧单元安装在轴箱上，一系悬挂的纵向及横向运动由弹簧单元高径向刚度控制。起吊止挡和缓冲挡相结合限制轮对垂向偏转。橡胶弹簧具有一定的减振性能，因此不需要安装一系垂向减振器。 2.2.1 中央悬挂装置（也称二系悬挂装置）－构架与车体(摇枕)之间 二系悬挂装置由空气弹簧、高度阀及减振器等零部件组成。 二系悬挂的作用： 1.保证乘客及车体的乘坐舒适度良好 2.保证车辆轮廓在指定的、所有车辆的动态状况下保持不变。 2.3构架或侧架 转向架的基础，把转向架各零、部件组成一个整体 承受、传递各作用力及载荷 满足各零、部件的结构形状及组装的要求 2.4基础制动装置 包括带停放制动缸、手柄、闸线。 传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力) 重型货架设计所要遵循的原则 1.设计货架结构时，应综合考虑使用要求、设备情况、载荷性质、材料供应及安装条件等因素，合理选择结构形式、构造措施和制作材料，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。 2.货架的尺寸公差、变形和间隙均应符合相关的标准。 3.有严格的设计程序，无论以耐用性极限状态还是以最大荷载极限状态设计货架结构时，都要符合相关的标准，要有计算书。对于重大项目必须经过有限元计算，对货架强度、刚度和稳定性进行复合，对地震作用下的安全性进行全面考核。对重复使用的标准型货架，要有通用计算书。 4.计算采用的数据必须是有依据的或是经过试验得到的。重型货架结构往往很难从理论上作精确分析，必须借助于相应的试验来确定设计中所需要的参数，也可直接通过试验确定货架结构或某个构件的承载能力。试验要有报告，试验设备应经国家认定的有资格的计量部门标定、检验合格。 5.横梁式货架，每根横梁的两端必须配备锁定装置，或提供螺钉和螺母紧固，使横梁能稳定地固定在立柱上，防止受到向上外力而脱离。要确保横梁与其锁定装置（或螺钉和螺母）的接合，在使用中应定期检查横梁锁的正常运作或螺钉螺母的紧固，及时更换损坏的装置。 6.货架立柱柱脚应正确固定在混凝土基础上。要明确货架同地面的连接方式是采用预埋件，采用二次浇灌方案，还是采用化学螺栓与地面直接连接的方案。螺栓的直径、埋入的最小尺寸，都必须根据实际荷载、地震荷载或风力荷载，通过计算确定。2.4m以下手工上料的小货架可不固定。固定货架立柱基础的混凝土必须连续固化28天，并承受相应的压强，基础的不均匀沉降要符合使用要求。 7.库架合一式货架基础的沉降值应严格控制，保证货架结构的正常使用。非库架合一式货架在设计时应注意货架基础和建筑屋柱基础的分离，防止货架结构的作用力导致建筑物的损坏。 8.必须在货架的醒目处设置一个或多个永久性标牌，每个标牌的面积不宜小于20×20（cm2），标牌上应以清晰的字体标出最大单元荷载（kg）、每层最大均布荷载（kg）、每一货格允许存放的单元荷载数。 有限单元法 平面刚架静力分析程序 #include solidworks有限元分析的分析方法 solidworks有限元分析可应用于机械、汽车、家电、电子产品、家具、建筑、医学骨科等产品设计及研发。其作用是：确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费; 是产品设计研发的核心技术， 学习solidworks有限元分析最重要的是随机应变而不是根据理论一成不变的做。这是看板网经过超过十几年的实践经验和培训经验中总结出来的教训。这也是初学者常常出现的问题，过度重视理论，行为上变现为按部就班，结果往往出现问题。按部就班对于刚开始学习的人是有好处的，但是，学习一段时间后就应该学会创新。 第一步，要知道零部件之间的接触关系。 一般来讲，有限元分析的前要有符合实际的模型，再有符合实际的约束条件，如果是装配体需要知道零部件之间的接触关系。 第二步，建立有限元模型 在SW的有限元分析中可以用非常简单的步骤做到，知道零部件之间的接触关系。首先建立有限元模型，为什么叫有限元模型？因为为了节约分析的时间，降低有些应力集中区域的产生，我们需要对模型简化，所以，一般来讲有限元模型和实际的模型有一点的区别。 第三步，启动有限元分析插件 模型建好后就可以启动有限元分析插件，具体：点插件---Simulation框内打勾，启动后就可以进行边界条件的设置，然后点运行就可以了，当然，如果不设定网格精度，软件会默认网格的大小。 第四步，后处理 关于后处理：前面是i过程，而后处理就是我们要的结果，这个需要你的一些力学上的知识支撑了，比如应力、应变、位移、安全系数、作用力、反作用力等等。具体的还需要对软件进一步的了解！ 看板网培训的主要Simulation有限元分析理论分类有静态分析、频率分析、扭曲分析、热分析、设计优化、掉落测试、疲劳理论、疲劳分析、振动分析。 桁架 桁架：一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。 “桁”字念“héng”，由于“桁”字较少使用，误被念为“háng”（行），故此，“行架”由此得名。桁架的定义：由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，称为“桁架”。 桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。[1] 广州震鸿展览展示有限公司，主要以租赁行业为主,太空架租赁/铝合金桁架租赁/舞台租赁/灯光音响租赁/展台租赁/展架租赁/展板租赁/背景架租赁/展览架;地处广州市（海珠区琶洲黄埔村）广州国际会展中心附近。是由一般充满活力的年轻队伍组成，是一间广告制作综合性厂家搭建公司。我公司本以"诚信服务"为宗旨，但我们抱着没有最好只有更好的态度为客服服务。我司拥有一支高素质的专业生产队伍，籍着提供"质量好、交货快"的服务，一直以来得到厂家、广告礼仪公司等行业客户的认同和支持！ 一、理论原理 桁架是由一些用直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物。杆件间的结合点称为节点(或结点)。根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况，桁架可分为平面桁架和空间桁架。屋架或桥梁等空间结构是由一系列互相平行的平面桁架所组成。若它们主要承受的是平面载荷，可简化为平面桁架来计算。 平面桁架 组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上(图1)。平面桁架可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的。每添加两个杆，须形成一个新节点才能使结构的几何形状保持不变。这种能保持几何坚固性的桁架叫作无余杆(或叫无冗杆)桁架。如果只添加杆件而不增加节点，就不能保持桁架的几何坚固性，这种桁架叫作有余杆(或叫有冗杆)桁架。 分析静定平面桁架的受力情况有以下两种方法： ①截面法 ②节点法 ③麦克斯韦-克雷莫纳法 空间桁架 组成桁架各杆件的轴线和所受外力不在同一平面上。在工程上，有些空间桁架不能简化为平面桁架来处理，如网架结构。塔架、起重机构架等。空间桁架的节点为光滑球铰结点，杆件轴线都通过联结点的球铰中心并可绕球铰中心的任意轴线转动。每个节点在空间有三个自由度。节点和杆件数的关系为W=3j－n，W>0为几何可变桁架，W=0为几何不变且无多余约束的空间桁架。空间桁架和平面桁架一样，可用部分截割法和节点法求出桁架内所有杆 整体式立体仓库的货架设计要点 整体式立体仓库的技术关键是货架系统，故其设计依据主要体现在货架方面，货架的受力分析和计算是这一技术的重点。其设计依据主要从以下几个方面出发： 1．受力恒荷载：恒荷载指货架本身结构的自重，连接C型钢和房架、檩条、房架、屋面板、墙板的重量。 2．受力活载荷：活载荷指搁置在货架上的货物和托盘的重量，还涉及屋面的雪（雨）载。3．竖向冲击荷载：指堆垛机存放货物时产生的冲击载荷。 4．风载：是整体式立体仓库受力计算的重点。一般而言，整体式立体仓库的投资者是以合理有效利用空间出发的，所以整体式立体仓库的高度较高，一般高宽比:L（高度）=1.5--2W（宽度），这样，仓库在风载作用下的安全性是一项重要的指标。风载对货架立柱的影响的计算一般将通过钢结构受力计算软件来完成，同时要采用系统受力仿真和理论计算进行复核。 5．抗震裂度：按GBJ11-89《建筑抗震设计规范》执行，一般取抗震裂度设防等级为7级。 货架结构应按上列荷载效应的最不利组合设计。在设计整体式立体仓库的货架结构时，尤其注意下列两种最不利的荷载的组合：风载起作用时的全库空载状态下的受力；水平地震作用时全库满载下的受力。另外，对仓库货物分配状态要充分给予考虑，即仓库一侧满载，另一侧空载状态时，仓库基础的受力分析。尽管存在着仓库的货物分配存放理论；尽管在仓库的使用说明中已规定货物在仓库中的分配存放尽可能的均匀，但在设计计算时我们必须考虑最坏的可能。 货架型式的选择也是整体式自动仓库很关键的问题。货架按其结构型式分为整体式焊接货架和组装式货架。按标准规定，组装式货架的立柱最大垂直偏差不应大于全高的1/120，而库架合一整体式货架立柱的垂直偏差不得大于全高的1/1000，垂直绝对偏差值不得大于10mm，因此可以看出，整体式货架的加工和安装精度要比组合货架要高。整体式自动仓库的货架型式选择主要取决于各种荷载的计算，取决于仓库的外型尺寸。由于组装式货架在安装施工中具有较大的不确定性，所以在整体式仓库的设计上经常采用的是整体式焊接货架。 整体式焊接货架的立柱选材也有方管、矩型管、槽钢等材料，根据型材本身的特性和指标，选择方管为佳。对于较高的仓库，立柱选择变截面和壁厚不一的业绩也是常见的。 整体式焊接货架的焊接要在工装上进行，工装要进行验证，货架片在进入现场后，也要在工装上进行组装，以保证各种精度。 如何确保货架系统的安全性 货架的质量对仓储系统的安全影响巨大。只有对货架的设计、制造、安装、售后服务等环节严把质量关，才能确保客户仓储系统的安全性与实用性。 近年来，国内不时发生仓储安全事故，其中部分原因在于货架产品质量与货架安装未能达到相关标准。目前，我国常用的有关货架设计的标准主要有：《CECS 23:90中国工程建设标准化协会标准钢货架结构设计规范》、《JB/T 5323-91立体仓库焊接式钢结构货架技术条件》、《JB/T9018-1999 有轨巷道式高层货架仓库设计规范》、《FEM 9.831欧盟标准有轨巷道堆垛起重机设计规范高架仓库的公差、变形和间隙》、《FEM10.2.02欧盟标准托盘用静力钢货架设计》、《ANSI/MH10.21984工业和商业用钢制货架使用安全规范美国标准》、《MH16.1-2004美国国家标准工业存储用钢货架设计、试验和应用规范》等。 货架制造企业采用的标准有所不同，而面对这么多标准，用户在进行货架选择时也会无所适从。笔者认为，企业在进行货架设计及生产时，应严格执行国家标准，参考国外标准，并在货架设计、制造、安装和服务等方面注重细节管理，以提高货架系统的安全性与实用性。 货架设计 在货架设计过程中，应遵循如下原则：考虑货物重量分布不均所造成的变形，堆垛机或叉车动作引起的横向冲力，地震烈度设防；货物之间、货物与货架之间以及货物与消防管道之间留有精讲solidworks有限元分析步骤
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