PAGE29對于加裝電梯轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)鍵部分有限元分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14464對于加裝電梯轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)鍵部分有限元分析案例 1152091.1轎廂支承梁有限元分析 1146431.2軸的有限元分析 9107461.3轎頂轎底的有限元分析 141.1轎廂支承梁有限元分析第一步：導(dǎo)入模型，轎廂承載梁模型采用三維設(shè)計軟件建模，導(dǎo)入ansysworkbench。承載梁為型材結(jié)構(gòu)，各型材之間采用螺栓連接。為了便于有限元分析，螺栓模型不進行建模。根據(jù)型材結(jié)構(gòu)特征，將模型抽取中面，便于采用殼體單元進行分析。圖12承載梁幾何模型第二步：設(shè)置材料屬性，設(shè)置承載梁、轎頂和轎底的材料屬性為結(jié)構(gòu)鋼。彈性模量210GPa，泊松比0.3。外圈材料為聚氨酯，彈性模量為600MPa，泊松比為0.4997。圖13結(jié)構(gòu)鋼材料屬性第三步：網(wǎng)絡(luò)劃分，承載梁采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，設(shè)置平均單元尺寸10mm。將模型劃分為四邊形單元為主的網(wǎng)格模型，最終獲得單元46941個，節(jié)點144530個。圖14承載梁網(wǎng)絡(luò)模型第四步：添加載荷約束，承載梁頂部橫梁中部的輪軸安裝孔設(shè)置固定約束。利用承載梁底部橫梁與轎廂體接觸面以及鉸接鍵與轎廂接觸面創(chuàng)建point，point空間位置采用轎廂重心位置，用于模擬轎廂自重和載重。同時對整個模型施加全局重力加速度。圖15承載梁載荷約束情況第五步：進行靜力分析，根據(jù)靜力分析結(jié)果，承載梁的最大應(yīng)力為338MPa，最大應(yīng)力位于鉸接鍵中部。選用屈服強度高于338MPa的鋼材可以滿足鉸接鍵所需強度要求。除鉸接鍵外，承載梁最大應(yīng)力232MPa。承載梁選用屈服強度高于232MPa的材料即可。圖16承載梁等效應(yīng)力云圖由圖可知，電梯承載梁受到的最大應(yīng)力為75MPa，小于304不銹鋼的屈服強度，并在安全系數(shù)小于4的時候低于許用應(yīng)力，可以在應(yīng)用于現(xiàn)實運行。圖17承載梁變形云圖由圖可知，轎廂承載梁最大變形為0.98mm，變形較小，穩(wěn)定性較好。圖18鉸接鍵應(yīng)力云圖由圖可知，鉸接件在彎折處出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力為338MPa，等于材料的屈服強度，不滿足強度要求，需要進一步優(yōu)化（如：增加鉸接件材料的厚度）。圖19承載梁底部橫梁端部應(yīng)力云圖由圖可知，加強筋總體受到的應(yīng)力滿足強度條件，最大的應(yīng)力數(shù)值為100MPa，且作用面積較小。圖20除鉸接鍵承載梁應(yīng)力圖由圖可知，無鉸接件情況下，轎廂承載梁仍然滿足強度要求，最大應(yīng)力數(shù)值為51MPa。1.2軸的有限元分析第一步：導(dǎo)入模型，幾何模型導(dǎo)入workbench，切割模型獲得軸與輪和橫梁的接觸面。由于模型外形規(guī)則，采用自動網(wǎng)格劃分。對輪接觸面施加全約束，對橫梁接觸面施加1564Kg垂向載荷。求解結(jié)果如圖所示，最大應(yīng)力6.1MPa，遠低于材料的屈服強度，可以滿足強度要求。圖21軸幾何模型第二步：生成網(wǎng)格，軸采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，設(shè)置平均單元尺寸10mm。圖22軸網(wǎng)絡(luò)模型第三步：添加載荷與約束，軸承受滿載轎廂作用下的徑向力（下圖中紅色部分），大小為15327N，添加轉(zhuǎn)動約束（下圖中黃色部分）圖23軸載荷約束第四步：進行求解，生成應(yīng)力云圖和變形云圖如下：圖24軸應(yīng)力云圖軸受到的最大應(yīng)力為6.1MPa，滿足強度要求。圖25軸變形云圖軸的總體變形較小，最大的變形為3.1。1.3轎頂轎底的有限元分析下面開始頂板的有限元分析：第一步：導(dǎo)入幾何模型如下，并且添加材料。圖26轎頂幾何模型第二步：劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格單位尺寸為0.01m。圖27轎頂網(wǎng)絡(luò)模型第三步：添加載荷以及約束，約束面為頂板的前后兩側(cè)（圖示B面以及相對的一面），載荷大小為24500Pa，作用于頂板的上方，方向豎直向下圖28轎頂載荷約束第四步：求解，得到應(yīng)力圖和變形圖圖29轎頂軸應(yīng)力云圖由圖可知，轎廂頂最大應(yīng)力為10000MPa，不滿足強度要求，需要添加加強筋或重新設(shè)計。圖30轎頂變形云圖由圖可知，頂板變形很大，也不滿足要求，需要添加加強筋或重新設(shè)計下面開始底板的有限元分析：第一步：導(dǎo)入模型并加入材料，繪制受力區(qū)域，另一塊轎廂底板同理。結(jié)果如下圖：圖31轎底幾何模型第二步：劃分網(wǎng)格，單位尺寸為0.01m，劃分結(jié)果如下：圖32轎底網(wǎng)絡(luò)模型第三步：添加載荷以及約束，載荷形式為力，添加大小為579.6N的作用力在繪制的圖形中，代表底部加強筋對底板的支持力，作用方向垂直向上。添加大小為4057.2N的作用力于底板的上平面，代表乘客對轎廂底版的作用力。添加約束，約束面為D面以及相對的另一側(cè)面。另一塊轎廂底板同理。圖33轎底載荷約束第四步：進行求解，得到應(yīng)力，應(yīng)變，變形分布圖：圖34轎底軸應(yīng)力云圖由圖可知，兩底板在焊接處受到的應(yīng)力最大，由輕微的應(yīng)力