升降横移类立体车库屈曲分析-论文.pdf

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1、第l期(总第182期)机械工程与自动化No．12Ol4年O2月MECHAN1CALENGlNEERING&AUT()MATIONFeb．文章编号：1672—64l3(2Ol4)01—0048—02升降横移类立体车库屈曲分析米石艳锋，陈西平(河南理工学机械与动力工程学院．河南焦作454000)摘要：主要针对升降横移类立体车库的钢架结构稳定性进行研究，通过非线性屈曲分析法求出立体车库的屈曲载荷．为立体车库的设计提供参考。关键词：非线性屈曲分析；屈曲载荷；立体车库中图分类号：U491．7I：TP391．7文献标识码：A0引言以得出模型的线性屈曲载荷。立体车库钢架由一系列截面尺寸小而

2、细长的型钢2立体车库钢架非线性屈曲分析通过高强度螺栓连接而成，钢架的稳定性是决定其承非线性屈曲分析是通过逐渐增加载荷来求得使结载能力的一个特别重要的因素，稳定性成为了钢架设构变得不稳定的临界载荷，比线性屈曲分析更精确，是计中的一个突出问题。立体车库的稳定性主要体现在实际中更常用的方法Ll4。整体性与相关性两方面。由于立体车库钢架是由一系非线性屈曲分析时，所施加的载荷应比第1阶线列型钢组成的整体，当一个构件发生失稳变形时，与之性屈曲载荷大一些。一般情况下，还需要在模型上施相连的其他构件稳定性肯定会受到影响。稳定性计算加一初始几何缺陷或初始扰动。应该从整体考虑，不仅仅要对单个构件

3、，如立柱、横梁在非线性屈曲分析求解的过程中会出现“时间”不等进行稳定性计算，还要对立体车库钢架的整体稳定增加反而减少的情况，这是因为静态分析的“时间”参性进行验证。各个构件在受载后失稳形式很复杂，绝数与载荷数值成正比，当“时间”减少时就说明已经达不是单一形式的失稳

4、_l矗j，这充分体现了钢结构稳定到了结构非线性失稳的极限载荷。同时这也体现了载的相关性。荷达到结构的极限载荷之后就不能再增加，结构的位立体车库钢架属于空间结构，为了分析其屈曲载移则迅速增加，这是“极值型失稳”的特点。荷，不能将其简化为某一构件的稳定问题，一定要分析3实例验证其整体的稳定性，得出载荷一位移曲线荷载变形

5、的极3．1线性屈曲分析值点，计算出整体结构的屈曲载荷。建立如图l所示的立体车库钢架模型，立体车库1立体车库钢架线性屈曲分析钢架总尺寸为6000Into×7500mill×5700mm。本线性屈曲分析不考虑在受载变形过程中结构构形例中在两个上纵梁预先施加单位载荷F一10kN，载荷的变化，它用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强按6：4分配到前、后起吊点处，10阶线性屈曲分析的度]，其产生的结果非常保守，不能用于实际的工程分析。结果如图2所示。在ANSYS中使用梁单元建立升降横移类立体车库钢架有限元模型，立柱采用空心方钢，横梁、纵梁全部采用H型钢，边纵梁使用槽钢，加上斜拉角钢以增加

6、其牢固性。在两个上纵梁上预先分别施加一个单位载荷，每个载荷按6：4分配到上纵梁的前、后起吊点处。对车库钢架进行1O阶线性屈曲分析。在线性屈曲分析之后，只需要用相应屈曲载荷的时频系数乘以该单位载荷值，再乘以2(因为本文施加了两个单位载荷)，就可※河南省教育厅自然科学研究it‘划项目(2009A460005)收稿日期：20t3—06—07；修嗣日期：2013—08—17作者简介：艳锋(1987一)，男．河南安阳人，在读硕士研究l三，研究方向为机器人技术。2014年第1期石艳锋．等：升降横移类立体车库屈曲分析·49·在各阶屈曲模态中，通常我们关心的是第1阶屈位移曲线图应该从右向左看

7、，从零点位置开始分析，随曲模态，所以只列出钢架第l阶屈曲模态，如图3所着载荷的增加上纵梁中部位移也增加，而当载荷超过示。97kN时，上纵梁中部位移急剧增加，说明此时钢架已经失稳，此时的载荷值即为立体车库钢架的非线性屈曲极限载荷，由于原模型施加的是2个单位载荷，故非线性屈曲极限载荷约为：2×97===194kN．计算得到的立体车库钢架的非线性屈曲极限载荷低于线性临界屈曲载荷195．2kN。如果车库满载时重力载荷小于非线性屈曲极限载荷，说明车库不会发生失稳。本例中取车辆重量为2t，载车板重量为图2线性屈曲分析的结果0．5t，升降系统的重量为330kg，得出车库在满载时，图2中TI

8、ME／FREQ下面对应的数值表示载荷承受的重力载荷为186．92kN，重力载荷小于非线性放大倍数，原模型施加的是2个单位载荷，所以该放大屈曲极限载荷194kN，可见立体车库的整体结构是安倍数乘以2再乘以单位载荷就表示欧拉临界载荷，即全的。第1阶线性屈曲载荷为：2×9．76×10—195．2kN．通过上面的结果可以看出线性屈曲分析的结果是Z＼保守的(线性屈曲分析时将结构看成是完美的，是没有枢缺陷的)，它只是理论上的屈曲强度J。为了获得更接一近实际情况的车库钢架的屈曲载荷，在第l阶线性屈曲分析基础上对其进行