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    立體庫貨架有限元分析
    發布時間:2021-06-23

    公司名稱:廣州市安普檢測技術服務有限公司www.tiankangkangtai.com

    貨架是立體倉庫的主要構筑物, 一般分為鋼貨架和鋼筋混凝土貨架兩種。 鋼貨架因其具有構件尺寸小、倉庫利用率高、制作方便和安裝周期短等優點, 而成為越來越多的用戶和物流設備公司的首選。隨著高度的增加, 鋼貨架比鋼筋混凝土貨架的優越性更明顯;因此, 目前國內外大多數立體倉庫都采用鋼貨架。作為一種承重結構, 針對貨架鋼結構建立在自然環境下,其在承受自重、貨物重的同時還可能受到風載、雪載、地震載荷以及屋面檢修載荷的作用。 貨架鋼結構在各種載荷工況條件下必須具有足夠的強度、剛度和穩定性。 所以在立體庫貨架設計階段有必要采用有限元方法對其強度、 剛度和穩定性進行計算, 以便發現潛在的設計缺陷, 進而提高設計質量, 縮短設計周期。

    過去鋼結構的強度分析主要靠材料力學、 結構力學、 彈性力學的計算方法。復雜結構需要大量的簡化工作才能計算, 計算工作量大, 而且精度不高, 有的結構根本就無法用解析方法進行求解。 即使結構幾何形狀相當規則、 邊界約束理想化的問題, 而往往由于工程的某些特征的非線性, 導致問題無法求解。 隨著有限元技術的成熟和計算機軟硬件的發展以及大型商用有限元軟件的出現使解題規模和求解精度大大提高, 鋼結構的強度計算精度得到了很大的提高。 有限元靜力學分析是鋼結構設計的主要內容之一。 同時有限元技術也被廣泛的應用在動力學分析當中, 通過有限元方法進行結構的強度計算、 剛度計算和穩定性計算, 能夠找到結構的薄弱部位。

    我們以立體庫鋼貨架為研究對象, 采用參數化建模的方式建立貨架鋼結構有限元模型。 進行靜力學分析、 模態分析、 穩定性分析、 地震載荷譜分析和時間歷程分析, 計算得到各截面梁和桿的最大應力和位移。 判斷結構是否有足夠的強度和剛度。 計算貨架的穩定臨界載荷值、 固有頻率以及計算貨架鋼結構在地震載荷作用下的位移和應力情況。 由于整體模型較大, 在模型建立時法蘭連接處按照剛性連接來處理, 在整體模型計算后, 考慮螺栓連接的情況, 對法蘭連接處進行強度計算, 計算出法蘭和法蘭連接處螺栓、 螺母就法蘭應力分布情況。 計算時考慮螺栓預緊力和摩擦系數等因素的影響。

    立體庫貨架有限元分析工作內容為:

    1 、 建立立體庫貨架鋼結構有限元模型

    運用 ANSYS 軟件參數化建立有限元模型, 由于立體庫貨架鋼結構結構龐大,考慮到計算機的計算能力, 貨架片連接處均采用剛性連接處理, 單元類型采用梁單元和桿單元來處理, 所以參數化建模過程復雜且工作量大,是主要難點。

    2、 靜力學

    對立體庫貨架鋼結構進行靜力學分析, 計算時考慮結構自重、 貨物載荷、 風載、 雪載、 屋面檢修載荷以及地震載荷等載荷組合作用, 確定結構位移和應力分布規律, 并找出強度最薄弱和剛度最大的部位, 判斷結構是否有足夠的強度和剛度。

    靜力學分析是結構分析最基本的類型, 本文通過對貨架鋼結構靜力學分析,得到鋼結構的應力判斷結構是否具有足夠的強度和剛度。 找到其變形規律和結構的薄弱部位為法蘭連接處強度計算打下了良好的基礎。 對貨架鋼結構進行模態分析得到結構的固有頻率和振型, 為貨架鋼結構動力響應分析提供重要參數。 貨架鋼結構設計過程中, 鋼結構的穩定性問題, 同強度問題同樣重要。 這是由于鋼結構同鋼筋混凝土結構相比, 對于相同受力功能的構件, 具有截面輪廓尺寸小、 構件細長的特點。 對于受壓, 受彎和受剪的區域, 如果技術上處理不當將可能發生失穩。 所以有必要對貨架鋼結構進行穩定性分析。

    3、 模態分析

    模態分析主要用于確定結構的振動特性, 如固有頻率和振型向量。 固有頻率和振型向量是結構動態設計中的重要參數, 也是其它各類動力學分析的基礎。 在許多情況下, 模態分析都起到舉足輕重的作用。 所以有必要計算貨架鋼結構的動態特性

    4、 穩定性分析

    在許多工程結構的設計中, 只作結構的強度和剛度計算, 不能保證結構的安全性。 穩定性分析(又稱屈曲分析) 已經成為各類結構設計中必須考慮的關鍵性問題。

    穩定分析包括線性穩定分析和非線性穩定分析兩種。 貨架鋼結構材料為Q235A, 采用各向同性線彈性模型。 故采用線性穩定分析。 線性穩定分析是假設結構失穩前處于小變形狀態。 計算方法比較簡單。 但只能用于有限的實際情況。 因為忽略了屈曲前的變形的影響, 常常導致過高的估計了結構的臨界載荷。

    5、 地震載荷譜分析

    立體庫貨架鋼結構建在自然環境下, 其可能承受地震載荷的作用。 地震波非常復雜, 地面運動具有強烈的隨機性和不確定性, 計算結構在地震載荷作用下的強度尤為重要。 目前國內外對于抗震性能分析方法主要有下面幾種: 靜力法、 反應譜法、 時程分析法、 和隨機振動方法等。 反應譜法是一種基于隨機振動理論的近似方法。 反應譜法只取幾個低階振型就可以取得比較滿意的結果, 計算量少,且反應譜方法將時變動力問題轉化為擬靜力問題, 易于人們接受。

    6、地震載荷時間歷程響應分析

    采用時間歷程分析方法對結構施加某些城市地震波, 驗證結構在真實載荷作用下的位移和應力分布規律。

    7、 法蘭連接處強度計算

    對貨架片的法蘭連接處用體單元進行模擬, 計算法蘭和螺栓的強度情況, 計算時, 考慮螺栓預緊力和摩擦系數的影響。

    8、結論

    分析結構表明, 該貨架鋼結構在各種載荷組合作用下結構具有足夠的強度、 剛度。、

    公司介紹:

    廣州市安普檢測技術服務有限公司作為貨架第三方檢測機構擁有國家CNAS、CMA貨架第三方檢測資質,服務優勢在于以更短的對貨架安全檢測檢驗周期和更優惠的服務價格,為客戶節約成本和周期,幫助客戶快速獲取準確有效數據,并為客戶提供后期技術服務支持。廣州市安普檢測技術服務有限公司作為平臺化運營品牌,與國內外多家實驗室建立了良好的合作關系,旨在為客戶、行業提供更詳細、更優質的國內貨架安全檢測咨詢服務。





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