（机械工程专业论文）基于板梁组合的自动扶梯有限元分析.pdf

太原理工大学工程硕十学位论文 基于板梁组合的自动扶梯有限元分析 摘要 本文结合工程实际，利用国际通行的有限元分析软件 a n s y s 5 5 对某公司自动扶梯进行了结构分析，并得出了结构设计 和安装工艺处理的方案，消除安全隐患，以提高自动扶梯工作的 可靠性，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。 通过a n s y s 5 5 软件有限元分析，得出了各支座反力和节点应 力列表，以及桁架在静力作用下的变形图、节点位移等值线图、 单元应力等值线图、节点应力等值线图。有限元分析计算表明， 在不采用周边焊的情况下最大应力可达2 8 5 m p a ，具有较大的应力 集中。因此应该在该位置以及与之对称的另一联接点处都应采用 周边焊，使角钢连接处的各边全部焊接，然后再与大梁周边焊接。 这样改造后的自动扶梯满足强度要求。 关键词：自动扶梯：有限元分析；b e a m l 8 8 ；s h e l l 6 3 第1 页共6 9 页 太原理丁大学工程硕士学位论文 f i n i t ee l e 脏m a n a l y s i s0 fa u t 0 姒t i cl a d d e r b a s e d0 nc o m b i n a t l 0 np l a n em 国b e a m a b s t r a c t t h i sp a p e r ，b a s e do nt h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c e ，p e r f o r m s t h ec o n s t r u c ts t a t i ca n a l y s i so na u t o m a t i cl a d d e rb yt h e s o f to fa n s y s 5 5 ，w h i c h i s t h e a c c e p t e d i n t e r n a t i o n a l l ys o f t o ft h ef i n i t ee l e m e n ta n a y s i s ，a n da c h i e v e st h es c h e m eo f t h es t r u c t u r ed e s i g na n dp r o c e s s i n gt r e a t m e n tt oe n h a n c et h e r e l i a b i l i t yo ft h el a d d e rt ow o r k ，a n dt oe l i m i n a t et h e f a c t o ro ft h er i s k ，a n dt op r o d u c et h eh u g et h ee c o n o m i c a l a n ds o c i a lb e n e f i t t h r o u g ht h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so fa n s y s 5 5 ，s u c h r e s u l t sa st h e1 i s t o ft h er e a c t i o nf o r c e 。d e f o r m a t i o n f i g u r eo ft h et r u s st h ec o n t o u ro ft h en o d e sd i s p l a c e m e n t ， t h ec o n t o u ro ft h ee l e m e n ts t r e s s a n dt h ec o n t o u ro ft h e n o d es t r e s s ，a r ea t t a i n e du n d e rt h es t a t i cf o r c e ，t h e a n a l y s iso ft h ef i n i t ee l e m e n ts h o wt h a tt h em a x i m u ms t r e s s r e a c h e st h ev a l u eo f2 8 5 m p a ，a n dt h e nt h ef r a m eb o d yh a st h e 第2 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 l a r g e rs t r e s sc o n c e n t r a t i o ni nt h i sp o s i t i o n ，i ft h ew e l d i n g a r o u n di sn o ta d o p t e d s ot h ec i r c u m j a c e n tw e l d i n gs h o u l d b ea p p l i e da tt h i ss p o ta n da n o t h e rj o i ns y m m e t r i c a lt oi t ， a l lsjd e so ft h ep l a c ea tw h i c ha n g l ei r o nj o i na r ew e l d e d a r o u n dw i t ht h em a i nb e a m o n l yt h r o u g hs u c hc o n s t r u c t i o n t h ea u t o m a t i cl a d d e re o u l dm e e tt h er e q u i r e m e n t0 ft h e d e s i g ni n t e n s i t y k e y w o r d s ：a u t o m a t i cl a d d e r ； f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s b e a m l 8 8 ；s h e l l 6 3 第3 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 序言 在现代社会和经济活动中，电梯已经是城市文明的一种标志， 在高楼、车站和大型商场等建筑中，电梯是一种不可缺少的垂直 和水平用运输设备。所谓现代化的电梯是指电梯无论在结构上还 是在特性、功能上都要满足人们对电梯提出的越来越高的要求， 这其中包括两方面：一方面，电梯的结构，采用先进的制造工艺 及控制技术，使电梯的结构越来越紧凑、精巧、坚固、美观及实用： 另一方面，电梯的运行性能，采用先进的自动控制理论、先进的 传动与控制技术，使电梯在运行过程中具有安全可靠、快速、准确、 平稳的特性，即使电梯具有良好的乘坐舒适感。但是结构上的安全 是基本的，即结构设计要满足强度要求。 有限元分析方法最早应用于航天领域，用来求解线性结构问 题，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。有限元的核心 思想是结构的离散化，将实际结构假想地离散为有限数目的规则 单元系统，即将无限自由度的求解问题转化为有限自由度的问题。 理论已经证明，只要将求解对象离散为足够小的单元的系统，有 限元解能以足够精确逼近于真实值。从“有限元”这个名词第一 次出现到今天，经历了三十多年的历史，其基本理论已经日趋完 善，复杂非线性问题各种算法得到很大发展，并在工程领域得到 广泛的应用。 第6 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 近年来随着工程设计、科研等要求的不断提高以及计算机的 快速发展，有限元分析已经成为解决复杂的工程分析计算问题的 常规手段，其主要作用表现在以下几个方面：增加产品的设计的 可靠性；在产品的设计阶段发现潜在的问题；经过分析计算，采 用优化设计方案，降低原材料成本；缩短产品研发周期：模拟物 理实验方案，减少试验次数，从而减少试验经费。 国际上众多机构早在6 0 年代初就开始投入开发有限元算法 和分析程序，但真正的c a e 软件是诞生于7 0 年代初期，而近1 5 年则是c a e 软件商品化的发展阶段，c a e 开发商为满足市场需求 和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，对软件的功能、性能、 用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。这 就使得目前市场上知名的c a e 软件，在功能、性能、易用性、可 靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需 求，并帮助用户解决了科学研究和工程应用中大量的实际闯题。 事实上，有限元技术已经成为越来越多领域不可缺少的工具， 目前主流有限元软件的发展主要表现在必下几个方面： l 、与c a d 软件的无缝集成 有限元软件的一个发展趋势是与通用c a d 软件的集成使用， 即在用c a d 软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传 送到c a e 软件中进行有限元网络划分并进行分析计算，如果分析 第7 页共6 9 页 太原理：l 大学_ r 程硕士学位论文 的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止， 从而极大的提高了设计水平和效率。 2 、强大可靠的网格划分能力 有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化、 有限元求解、计算结果的后处理三部分。结构离散后的网格质量 关系到求解速度和计算精度，因此多种不同的网格处理方法、强 大可靠的六面体网格自动划分以及根据求解结果对模型进行自适 应网格划分都是软件能力的重要方面。 3 、由求解线性问题发展到非线性问题 随着科学技术的发展，线性分析结果已经不能满足复杂计算 的要求，许多工程问题所涉及的接触装配、材料破坏与失效、非 线性断裂、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非 线性分析求解。 4 、由求解结构场发展到耦合场 有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用来求解线 性结构问题，目前程序发展方向是结构非线性、流体动力学和耦 台场问题的求解。由于有限元的应用越来越深入，人们关注的问 题越来越复杂，祸合场的求解必定成为c a e 软件的发展方向。 5 、程序的开放性 允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充，包括用户自 第8 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 定义单元特性、用户自定义材料本构( 结构本构、热本构、流体 本构) 、用户自定义流场边界条件、用户自定义材料失效、结构断 裂判据和裂纹扩展规律等等。 目前流行的有限元分析应用软件很多，其中有代表性的有国 外m s c n a s t r a n 、a n s y s 、a s k a 、a d i n a 、a b a q u s 、p a f e c 、s a p 、 a d a m s ，国内研制的如j i g f e x 、t l k j i l f 、f e p s 、d d j w 等。这些软 件的分析功能和结构模型化功能较强，鼹题规模大，计算效率高， 能适应广泛的工程领域。 通常根据如下三条原则选择有限元分析软件： l 、解问题所需要的功能，主要包括软件所具备的分析功能、 单元类型、材料特性以及数据前后处理、子结构等其他功能。对 于微机软件，由于内存限制，还要考虑软件所能求解问题的规模； 2 、软件所要求的软硬件支持环境： 3 、软件价格等。 本文根据实际，选用国际通行的有限元软件a n s y s 对某公司 自动扶梯进行了结构分析。 第9 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 第一章a n s y s 软件简介 a n s y s 软件是一个功能强大的灵活的设计分析和优化、融结 构、热、流体、电磁、声学一体的大型通用有限元商用分析软件， 可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、 能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、 轻工等一般工业和科学研究。出世界上最大的有限元分析软件公 司之一的美国a n s y s 公司开发，它能与多数c a d 软件接口，实现 数据的共享和交换，如p r o e n g i n e e r 、n a s t r a n 、a l o g o r 、i d e a s 和a u t o c a d 等，是现代产品设计中的高级c a d 工具之一。 1 1 软件功能简介 软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处 理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具， 用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析 p r e p r o c e s s o r s e t t i n g s 一b e a m c o m m o n s e c t s m a i n m e n u p r e p r o c e s s o r 一a t t r i b u t e s d e f i n e d e f a u l ta t t r i b s 要定义自己的横截面，使用子形状( a n s y s 提供的形状集合) m e s h 。要定义带特殊截面特性( 如l y y 和l z z ) 的横截面，使用 子形状a s e c 。 4 2 2 3 定义横截面的几何特性数值 使用s e c d a t a 命令定义横截面的几何数值。下面的命令将用 s e c t y p e 命令定义的尺寸赋值给横截面。c s o l i d 形状有两个尺寸： 半径和周长上的栅格数目。 命令：s e c d a t a ，4 ，6 g u im a i nm e n u p r e p r o c e s s o r s e c t i o n s 一b e a m - c o m m o n s e c t s 4 2 2 4 用b e a m l 8 8 单元划分线实体 在用b e a m l 8 8 b e a m l 8 9 单元划分线实体前，要定义一些属 第4 7 页共6 9 页 太原理t 大学工程硕士学位论文 性，包括：要划分线的梁单元类型、生成梁单元的横截面特性号、 以梁单元轴向为基准的横截面定位和生成梁单元的材料特性号。 使用l a t t 命令将这些属性与线实体关联： 命令：i ，a t t ，m a t ，t y p e ，k b ，s e c i d o u i ：m a i n m e n u p r e p r d c e s s o r 一a t r i b u e s d e f i n e d e f a u t a t t r 】b s 其中，m a t 与m p 命令定义的材料特性相对应，材料号由m a t 号指定；t y p e 与e t 命令定义的单元类型相对应，类型号由 t y p e 号指定；k b 对应于模型中的关键点号，所生成梁单元的横 截面与梁的两端点和该关键点定义的平面垂直： s e c i d 与 s e c 、y p e 命令定义的梁横截瓦相对应，截面号由s e c i d 号指定。 4 2 2 5 使用梁工具生成横截面 s e c t y p e s e c d a t a 和s e c o f f s e t 命令在g u i 的路径都在梁 工具( b e a mt o o l ) 中。梁工具的样式取决于所选择的梁横截面形 状。 梁工具的顶部是截面形状号 s e c t y p e ，中部是截面偏移信 息 s e c o f f s e t ，底部是截面几何形状信息 s e c d a t a 。s e c d a t a 命令定义的尺寸取决于所选截面形状。可以单击梁工具下的 “h e l p 获取所选截面的帮助信息。在s e c d a t a 也有截面形状尺 寸的说明。 第4 8 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 图4 - 5 梁工具( 包括横截面显示) 4 2 2 6 控制横截面和用户网格库 通用截面的数据，如c h a n 和r e c t ，可以存储在横截面库中。 用s e c w r i t e 命令生成、存储包括用户划分网格的截面的横截面 库。如果在另一个模型中使用横截面库，使用s e c r e a d 命令读入。 4 3s h e l l 6 3 基本理论 4 3 1s h e l l 6 3 概述 s h e l l 6 3 允许使用面内载荷和法向载荷，每个节点有六个自 由度，分别是沿x ，y ，z 方向的平动和绕节点x ，y ，z 轴的转动。并 第4 9 页共6 9 页 太原理丁大学 二程硕士学位论文 且包含了处理应力刚化和大变形功能，在进行大变形有限元分析 中，只要选中相容正切刚度矩阵选项即可。 该单元的几何形状、节点位置和坐标系如图3 6 所示。 产 8 ，打一 与 l k io 1 t 了街j 进项 图中 x ，。没有提供单元坐标系时的单元x 轴 x 单元坐标系的单元x 轴 图3 - 6s h e l l 单元图 4 3 2 输入参数 4 3 2 1 输入参数概述 s h e i l 6 3 单元用如下参数定义：四个节点和四个厚度参数、 一个弹性地基硬度和正交材料属性，f 交材料属性方向与单元坐 标系一致，并且这个单元的x 轴可以旋转一个角度。 如果单元厚度不是常数，则需要给出所有节点的四个厚度值， 此时假设厚度是沿着单元表面光滑地变化的；如果单元厚度是恒 第5 0 页共6 9 页 h 毛 乳 z y 。毒 箸一 一 太原理t 大学工程硕士学位论文 定值，则仅需要输入t k ( i ) 的值即可。 对于某些非均态壳体的应用，应该提供如下实常数：r m i ( 惯 性矩与通过厚度所计算的弯矩的比率，通常默认为1 ) ；c t o p 、 c b o t ( 是在假设中心面是处于用于施加压力值纤维的中间的前提 下，从中心面到施加压力值的极限位置的距离，该数值通常取正 数。如果没有输入此值，则应力是基于输入厚度的) ；a d m s u a ( 是 单位面积的附加质量 。 4 3 2 2 单元载荷的施加 这里有两种载荷，一是压力载荷，二是温度载荷： 一、压力载荷 输入正压力值作为单元面上的面载荷，见图3 6 中标数字处。 边上压力是单位长度上的载荷。在k e y o p t ( 6 ) = 0 时，侧面压力 是施加在节点上的当量单元载荷，而在k e y o p t ( 6 ) = 2 时，侧面 压力分布于整个单元面上。在使用平面单元代替曲面和弹性地基 上的单元时，当量单元载荷可以得出准确的应力，这是由于消除 了某些虚假的弯曲应力。 二、温度载荷 在热分析中在卜8 八个单元节点位置，输入温度值作为单元 体的载荷，第一角的温度t 1 默认为t u n i f ，如果其他的温度没有 详细说明，则都默认为t l ，如果只输入t 1 和t 2 的值，则t 1 、 第5 1 页共6 9 页 太原理丁大学工程硕士学位论文 t 3 、和t 4 都等于t 1 ，而t j 、t 6 、t 7 和t 8 都等于t 2 ，对于其他 的输入方式，没有说明的都默认为t u n i f 。 4 3 ，2 ，3 输入选项定义 k e y o p t ( 1 ) 用于根据实际需要省略膜的刚度和弯曲刚度，当忽 略弯曲刚度时，可采用简化的平面外质量矩阵。 k e y o p t ( 2 ) 在大变形分析中用于激活相容正切刚度矩阵这 样。在几何非线性分析中，可以快速收敛。但是如果用这种单元 模拟个刚性杆或者节点耦合集时则不可使用这个选项，因为这 样使用使得相容正切刚度矩阵严重不相容。 k e y o p i 、( 3 ) = 0 或i 时激活绕单元z 轴的而内弹簧型旋转刚 度。k e y o p t ( 3 ) = 2 用于激活更符合实际的平面内转动刚发，从 而增强平面壳结构大变形分析的收敛性。 k e y o p t ( 7 ) 允许采用忽略转动自由度项的简化质量矩阵表述， 此选项用于质量载荷作用下，改进细薄分析元钓弯曲应力。 k e y o p t ( 8 ) 允许使用忽略转动自由度的简化应力刚度矩阵，此 选项用于计算改进后的形状和某些弯曲壳结构的线性弯曲分析中 更准确的载荷。 4 3 3 输出数据 与单元有关的输出计算结果有节点约束和附加单元计算结果 两种形式，其中，附加单元计算结果详见s h e l l 6 3 输出结果的定 第5 2 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 义表，见表4 2 和表4 3 。 计算输出的应力结果规定如图3 7 所示，打印输出结果包括 m x 、m y 、m x y ，这些量是单元坐标系中单位长度的力矩，并且单元 应力方向平行于单元坐标系 一- = ：_ i ， 薹潲 ，。笾坐上一i 高2 二7 2 2 一 j ：。t v 2 l t 二一x “i ；，： j 参= 二二二二j ：旧士 图中 x i j 没有提供单元坐标系时的单元x 轴 x 单元坐标系的单元x 轴 图4 7 单元应力输出图 第5 3 页共6 9 页 太原理工大学_ 程硕士学位论文 表4 - 2h e l l 6 3 输出结果的定义表 名称定义 or e t 1 e l e m e n tn u m b e r yy i o d e s i n o d e s i ，j ，k ，l y y a tm a t e r i a ln u m b e ry y a r e aa r e ayy x c ，y c ，z c l o c a t i e l lw h e r er e s u l t sa r er e p o r t e dyl p r e s s u r e sp ia tn o d e si ，j ，k ，l ：p 2a ti ，j ，k ， p r e sl ：p 3a tj ，i ：p 4a tk ，j ：p 5a tl ，k ：p 6a ti ，y y l t e m p t e m p e r a t u r e st 1 ，t 2 ，t 3 ，t 4 ， t 5 ， t 6 ，t 7 ， t 8y y t ( x ，y ，x y )i n p l a n ee l e m e n tx ，y ，a n dx yf o r c e s y y m ( x ，y ，x y ) e l e m e n tx y a n dx ym o m e n t s y y p o u n d p r e s sf o u n d a t i o np r e s s u r e ( 汀n o n z e r o )y l o c t o p ，m i d d l e ，o rb o t t o m yy s ：x ，y ，z ，x yc o m b i n e dm e m b r a n ea n db e n d i n gs t r e s s e sy y s ：l ，2 ：3p r i n c p a ls t r e s s yy s ：i n j rs t r e s si n t e i 3 s i t yvy s ：e o v e q u i v a l e n ts t r e s s yy e p e l ：x ，y ，z ， x y a v e r a g ee l a s ti es t r a i n y y e p e ，：e q v e q u i v a l e n te l a s t i es t r a i n 2 y e p t ：x ，y ，z ， x y a v e r a g et h e r m a ls t r a i n ry e p t h ：e q v e q u i v a l e n tt h e r m a ls t r a i n 2 y 表中，0 列表示在3 0 b n a m e o u t 文件中所列项的可用性，r 列表示结果文件中所列项的可用性。在0 和r 列中，y 表示总是 可用的，数字表示在某些情况下是可用的，一表示该项总是无效的。 l 表示在质心适用：2 表示运用有效泊松比时的当量应变 第5 4 页共6 9 页 太原理工人学工程硕士学位论文 表4 - 3s h e l l 6 3 综合单元输出 名称 输出格式or 表中，1 表示如果k e y o p t ( 5 ) = 2 ，输出节点和节点的综合 应力。 4 3 4 使用要求 使用该单元的结构分析中，不允许出现零面积单元，也不允 许零厚度单元，以及在任何角尖到零厚度。横向温度梯度在整个 厚度上应该是线性变化的，而在壳面上应该是双线性变化的。 如果每个平面元的倾角都不超过1 5 。，平面壳单元的组合能够很 好地近似弯曲壳表面。 第5 5 页共6 9 页 太原理工大学二程硕士学位论文 第五章自动扶梯改造有限元分析 本文利用a n s y s 软件对某公司自动扶梯进行了结构分析，采 用板梁组合单元建立有限元分析模型，得出了最大应力位置，并 提出了处理措施和改进方案。 5 1 问题描述和原始数据 扶梯桁架的基本尺寸，扶梯宽1 6 0 0 r l 1 l ，高l o l o m m 。桁架采用 的型材有角钢7 0 ，角钢8 0 8 ，角钢6 3 6 ，角钢9 0 ，角钢2 0 0 2 0 ，扁钢i 0 0 i 0 ，具体的布置见图5 2 。扶梯承受的力的大小 为6 5 e n 。材料为a 3 钢。 5 2 几何模型的建立 自动扶梯梯级很多，如果我们取整个扶梯对其进行有限元计 算，使得单元太多，计算困难。实际上扶梯主要受载部位为扶梯 置有盖板处的桁架，为此我们截取扶梯此处的两段桁架进行有限 元计算，具体模型见图5 1 。 5 3 有限元网格的划分 对于桁架我们采取板梁组合的单元结构，单7 类型分别定义 为s h e l l 6 3 和b e a m l 8 8 。对于b e a m l 8 8 我们定义了1 0 个截面来对 第5 6 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 其进行网格划分。根据机械设计手册查得a 3 钢材料特性中的弹性 模量为2 0 6 e 5 n m m 2 ，泊松比为0 3 。划分后的网格图见图5 吨。 图5 - l 盖板桁架模型图 图5 2 划分网格的有限元模型 第5 7 页其口页 太原理t 大学工程硕士学位论文 5 4 载荷的简化和边界约束条件的处理 在有限元分析中，正确地施加载荷和边界约束相当重要，文 中扶梯所承受的总载荷为6 5 k n ，园此将载荷分布在角钢2 0 0 2 0 的四个螺栓孔上，每个支点所承受的力为1 6 2 5 0 n 。由于扶梯桁架 结构对称，本文合理地选取一部分进行了有限元建模，所以对其 对称面( 图4 2 左面) 进行全约束，具体的载荷图和边界约束图 见图4 3 和图4 4 。 5 5 计算结果 5 5 1 各节点支座反力列表 n o d ef xf y 9 3- 5 7 2 2 2 - 4 6 4 4 7 - 3 1 7 3 9 1 9 0 8 l - 0 4 7 5 8 5 e + 0 60 3 3 1 2 0 e + 0 6 1 2 25 7 6 8 1 4 6 6 7 5 3 1 6 8 9 一1 7 9 0 8 04 3 9 1 3 e + 0 6 03 3 7 9 1 e _ 0 6 3 7 45 3 6 6 32 3 1 4 5- 5 1 2 7 73 3 5 7 00 2 7 0 9 7 e + 0 60 】6 3 1 5 e + 0 6 3 9 l1 4 0 6 6 2 7 0 7 8 - 5 5 7 0 3 - 1 0 9 4 6 0 3 0 9 6 4 e + 0 6 0 1 9 1 7 1 e + 0 6 3 9 95 6 7 0 0 2 4 3 7 5 - 2 5 0 7 3 - 1 0 6 6 10 2 1 4 6 9 e + 0 67 5 3 9 3 4 1 55 6 2 6 0 - 2 2 7 3 0 - 2 5 1 2 3 5 0 8 6 40 2 1 9 3 4 e + 0 6 6 3 9 1 9 t o t a lv a l u e s v a l u e o 3 9 4 3 6 e 0 8 0 2 8 0 9 9 e0 8 - 6 5 0 0 0 一7 5 3 1 80 1 9 2 9 6 e + 0 72 3 7 9 7 第5 8 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 萋 罩-：4 雪 i 一_ 图5 - 3 载荷和边界约束图 图5 - 4 载荷和边界约束图 5 5 2 桁架在静力作用下的变形图 桁架在静力作用下的三维变形图如图5 - 5 所示。其变形主视 图和俯视图分别如图5 5 b 和图5 - 5 c 所示。 第5 9 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 ( b ) 三维变形主视图 # 匡 王- d - 耄 l l ( c ) 三维变形俯视图 图5 - 5 三维变形图 从图5 5 中可以看出，角钢2 0 0 2 0 的变形最明显，呈现上 第6 0 页共页 太原理工大学工程硕士学位论文 凸形。 5 5 3 节点位移等值线图。 节点位移云图如图5 - 6 所示，在图的右侧列出了节点的位移 值，从图中可以看出，最大位移发生在角钢2 0 0 x 2 0 中间部分， 基本上，从中间对称面到两端的位移呈逐渐增加的趋势。 o 5 5 4 节点应力等值线图 r 节点应力云图如图5 7 所示，图中给出了最大应力所在的位 置及其值，从图中可以看出，最大节点应力发生在角钢2 0 0 x2 0 两端与其他角钢的联接处，这说明该位置存在较大的应力集中。 5 5 5 单元应力等值线图 单元应力云图如图5 - 8 所示，图中给出了最大应力所在的位 置及其值。从图中可以看出，最大单元应力发生在角钢2 0 0 x 2 0 两端与其他角钢的联接处，这说明该位置存在较大的应力集中。 并且发现节点应力云图和单元应力云图是一致的。 第6 】页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 罔5 - 6 节e 、i 似移云醴 图5 7 节点应力云图 第6 2 页共婵页 目o 。 量i 8 嚣 旦黔 雪囊 l l 0 ，9 5 冒。； 虽鬟矗 鐾蠢 冒嚣；： 太原理工大学工程硕士学位论文 屿j ? ：_ 舶 ，咄= ；5 旦：。， 冒5 i 。? 虽盖器 量；| | ；雾 口i 0 12 5 5 图5 - 8 单元应力云图 5 6 结论 有限元分析计算表明，最大应力发生在m x 处( 如图5 8 ) 所 示，在不采用周边焊的情况下，最大应力可达z 8 5 m p a ，具有较大 的应力集中。因此在m x 处以及与m ) 【对称的另一联接点处应采用 周边焊，使角钢连接处的各边全部焊接，然后再与大梁周边焊接。 这撵改造后的自动扶梯满足强度要求。 第6 3 页共6 9 页 太原理工大学工程硕士学位论文 结束语 本文结合工程实际，利用国际通行的有限元分析软件a n s y s 对某公司自动扶梯进行了结构静力分析，并得出了结构设计和工 艺处理的方案，取得了很好的效果。 第6 4 页共6 9 页 太原理上火学工程硕士学位论文 致谢 本文的工作是在吴凤林教授的直接指导下完成的，得到了高 创宽教授和任家骏教授的大力支持，同时教研室的其他老师和同 学给予了热情的帮助，在此表示衷心的感谢。 第6 5 页共6 9 页 太原理_ 人学r 程硕士学位论文 参考文献 1 、刘国庆，杨庆动a n s y s ：亡程应用教程机械篇北京：中国铁道 出版社，2 0 0 3 2 、王汉元，李丽娟，利银平有限元法基础与程序设计广州：华南 理工大学出版社，2 0 0 1 3 、王冒成，邵敏有限单元发基本原理和数值方法北京：清华大 学出版社，1 9 9 7 4 、徐之纶，弹性力学简明教程( 第二版) 北京：高等教育出版社， 1 9 8 3 5 、邱宣怀，郭可谦机械设计( 第四版) 北京：高等教育出版 社，1 9 9 7 6 、王复兴王书贵材料力学教程北京：中国轻工业出版社， 1 9 9 5 7 、周万民，李东兴带扶梯的盖板机构设计械设计与制造，n o 3 2 0 0 2 8 、肖刚，单继宏，杜润字，张榄面向客户定制的电梯轿箱设计系 统的研制机械设计与研究 9 、朱明昌电梯的技术发展趋势院校连接，n o 22 0 0 ， 1 0 、 王林涛电梯轿箱隔震器设计起重运输机械，n o 72 0 0 1 i l 、戴培良双曲型方程的g a l e r k in 有限元方法常熟高专学 第6 6 页共6 9 页 太原理工大学 一程硕士学位论文 报，v 0 1 1 4 ，n o 2 ，2 0 0 0 1 2 、 陈道礼过盈联接的有限元分析机械设计，n o 2 ，2 0 0 1 1 3 、余红英，樊永生