公司名稱：廣州市安普檢測技術服務有限公司6kmwv.cn
摘要：對貨架結構進行強度校核，可縮短貨架的生產周期，降低貨架成本和提高貨架質量。基於ANSYS有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)軟(ruan)件(jian)，對(dui)貨(huo)架(jia)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)有(you)限(xian)元(yuan)建(jian)模(mo)，然(ran)後(hou)進(jin)行(xing)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)分(fen)析(xi)，最(zui)後(hou)提(ti)出(chu)改(gai)進(jin)設(she)計(ji)方(fang)案(an)，為(wei)類(lei)似(si)的(de)結(jie)構(gou)強(qiang)度(du)分(fen)析(xi)提(ti)供(gong)借(jie)鑒(jian)，具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)工(gong)程(cheng)時(shi)間(jian)價(jia)值(zhi)。
隨sui著zhe物wu流liu係xi統tong的de現xian代dai化hua，特te種zhong貨huo架jia尤you其qi是shi駛shi入ru式shi貨huo架jia，因yin叉cha車che進jin入ru使shi用yong相xiang同tong通tong道dao，所suo以yi存cun儲chu密mi度du特te別bie高gao，目mu前qian已yi經jing得de到dao越yue來lai越yue廣guang泛fan的de應ying用yong。我wo們men以yi駛shi入ru式shi貨huo架jia為wei研yan究jiu對dui象xiang，進jin行xing貨huo架jia結jie構gou的de有you限xian元yuan分fen析xi。
駛入式貨架是采用單元貨格結構的多層貨架。為了保證貨架具有足夠的強度和穩定性，尤其在極端情況下，例：在zai由you地di震zhen引yin起qi的de短duan期qi交jiao變bian動dong載zai荷he作zuo用yong下xia的de穩wen定ding性xing，對dui貨huo架jia結jie構gou進jin行xing強qiang度du校xiao核he就jiu成cheng為wei貨huo架jia設she計ji中zhong必bi不bu可ke少shao的de工gong作zuo。目mu前qian大da多duo數shu貨huo架jia生sheng產chan廠chang商shang在zai這zhe類lei貨huo架jia設she計ji、生sheng產chan上shang仍reng然ran主zhu要yao依yi靠kao經jing驗yan，而er對dui貨huo架jia性xing能neng的de檢jian驗yan則ze停ting留liu在zai模mo擬ni實shi驗yan的de基ji礎chu上shang，導dao致zhi貨huo架jia成cheng本ben的de提ti高gao和he市shi場chang響xiang應ying能neng力li的de降jiang低di。因yin貨huo架jia屬shu於yu多duo次ci超chao靜jing定ding空kong間jian結jie構gou，用yong傳chuan統tong的de經jing典dian力li學xue方fang法fa計ji算suan貨huo架jia的de強qiang度du和he剛gang度du或huo進jin行xing動dong力li分fen析xi過guo程cheng十shi分fen繁fan雜za，故gu采cai用yong簡jian化hua計ji算suan。但dan由you於yu簡jian化hua計ji算suan所suo建jian立li的de力li學xue模mo型xing各ge不bu相xiang同tong，其qi計ji算suan結jie果guo差cha異yi很hen大da，分fen析xi結jie果guo業ye容rong易yi失shi真zhen。因yin此ci，長chang期qi以yi來lai設she計ji工gong作zuo存cun在zai一yi定ding的de盲mang目mu性xing，影ying響xiang了le結jie構gou的de優you化hua設she計ji。
貨架有限元分析是結構強度分析十分有效的方法，尤其適用於鋼架結構。同時在考慮長期靜載荷、短期交變動載荷的情況下，基於ANSYS有限元分析工具，進行了駛入式貨架結構的力學性能分析。
1.貨架結構有限元模型的建立
1.1貨架實體模型
圖1所示，駛入式貨架主要由立柱、腹杆、龍門梁、交叉拉杆、單柱拉杆和框間拉杆等零部件構成，其中支臂及背部拉杆皆與牛腿式的相似，立柱則根據貨架承重類型分高，低立柱2種zhong。由you於yu駛shi入ru式shi貨huo架jia在zai實shi際ji應ying用yong中zhong儲chu位wei深shen度du往wang往wang比bi較jiao大da，導dao致zhi在zai模mo型xing建jian立li時shi需xu要yao考kao慮lv的de單dan元yuan較jiao多duo，且qie隨sui儲chu位wei深shen度du和he承cheng載zai量liang的de不bu同tong。貨huo架jia的de模mo型xing結jie構gou會hui有you很hen大da變bian化hua，這zhe都dou增zeng加jia了le貨huo架jia結jie構gou建jian模mo的de複fu雜za性xing。
1.2貨架載荷模型
根據《鋼貨架結構設計規範》中的介紹，貨架結構上的載荷可分為恒載荷、貨架活載荷、豎向衝擊載荷、水平載荷以及可能有的風載荷、屋麵活載荷和地震作用載荷。貨架結構應按照上述載荷的最不利組合設計。在考慮貨架載荷時，本文考慮一下的幾種載荷組合：貨架恒載荷、貨架活載荷、地震載荷等。
（1）貨架恒載荷（貨架自重），直接加載到對應的單元上。
（2）貨架活載荷，主要考慮到貨物的擺放位置對貨架的影響。一般滿載和嚴重偏載兩種放置狀態較危險。
（3）地(di)震(zhen)載(zai)荷(he)，由(you)於(yu)貨(huo)架(jia)在(zai)安(an)裝(zhuang)時(shi)是(shi)通(tong)過(guo)底(di)座(zuo)與(yu)地(di)基(ji)固(gu)定(ding)的(de)，底(di)座(zuo)在(zai)整(zheng)個(ge)貨(huo)架(jia)結(jie)構(gou)中(zhong)屬(shu)於(yu)薄(bo)弱(ruo)單(dan)元(yuan)，當(dang)有(you)豎(shu)向(xiang)衝(chong)擊(ji)力(li)出(chu)現(xian)時(shi)，此(ci)薄(bo)弱(ruo)單(dan)元(yuan)將(jiang)發(fa)生(sheng)非(fei)線(xian)性(xing)變(bian)形(xing)來(lai)吸(xi)收(shou)能(neng)量(liang)而(er)使(shi)主(zhu)要(yao)的(de)承(cheng)重(zhong)結(jie)構(gou)保(bao)持(chi)彈(dan)性(xing)。所(suo)以(yi)在(zai)有(you)限(xian)元(yuan)建(jian)模(mo)時(shi)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)豎(shu)向(xiang)地(di)整(zheng)力(li)對(dui)貨(huo)架(jia)強(qiang)度(du)及(ji)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)，而(er)主(zhu)要(yao)考(kao)慮(lv)水(shui)平(ping)地(di)整(zheng)力(li)。在(zai)建(jian)模(mo)時(shi)，按(an)等(deng)效(xiao)力(li)法(fa)來(lai)考(kao)慮(lv)水(shui)平(ping)地(di)震(zhen)力(li)，設(she)集(ji)中(zhong)質(zhi)量(liang)為(wei)m，在一定力度下的等效加速為a，則相應的地震載荷為f=ma/g,為水平作用力。
1.3貨架有限元模型
貨架模型按自然網格劃分建立，網格劃分要保證連續、不漏劃、不(bu)重(zhong)劃(hua)，並(bing)使(shi)各(ge)單(dan)元(yuan)上(shang)節(jie)點(dian)盡(jin)量(liang)少(shao)，以(yi)壓(ya)縮(suo)總(zong)體(ti)剛(gang)度(du)矩(ju)陣(zhen)的(de)體(ti)積(ji)，減(jian)少(shao)計(ji)算(suan)時(shi)間(jian)。在(zai)確(que)定(ding)貨(huo)架(jia)結(jie)構(gou)的(de)同(tong)時(shi)，還(hai)應(ying)將(jiang)貨(huo)架(jia)受(shou)到(dao)的(de)各(ge)種(zhong)約(yue)束(shu)條(tiao)件(jian)簡(jian)化(hua)到(dao)約(yue)束(shu)處(chu)對(dui)應(ying)的(de)節(jie)點(dian)上(shang)。同(tong)時(shi)貨(huo)架(jia)與(yu)地(di)基(ji)處(chu)采(cai)用(yong)全(quan)約(yue)束(shu)，限(xian)製(zhi)全(quan)部(bu)的(de)自(zi)由(you)度(du)，其(qi)他(ta)節(jie)點(dian)則(ze)僅(jin)限(xian)製(zhi)其(qi)轉(zhuan)動(dong)自(zi)由(you)度(du)。為(wei)了(le)問(wen)題(ti)分(fen)析(xi)的(de)方(fang)便(bian)，本(ben)文(wen)中(zhong)的(de)駛(shi)入(ru)式(shi)貨(huo)架(jia)分(fen)別(bie)建(jian)立(li)了(le)橫(heng)向(xiang)力(li)學(xue)模(mo)型(xing)和(he)縱(zong)向(xiang)力(li)學(xue)模(mo)型(xing)。分(fen)別(bie)為(wei)圖(tu)2和圖3所示。
（1）huojiahengxianglixuemoxing。suoweihengxianglixuemoxingjichuizhiyuhuojiazongshenfangxiangdelixuemoxing，yejiushihuojiadeduanmian。huojiamanzaishi，chuyanduiduojishirufangxiangdeliangduanlizhuhelianjiehengliangwai，feiduanbulizhuhehengliangdeshoulizhuangtaixiangtong。zaishuipingshangqitazaihedoufeichangxiao，zaihefuzhibijiaodadejiushiyoudizhenyinqiwailizaihe。yincixuanqudizhenzaihezuoweishuipingfangxiangdewailizaihe。chuizhifangxiangdeshouliweihuowudanweizaizhong，zaiqihengxiangliyuqianchuizhonglidezuoyongxia，qilixuemoxingweikongjianchaojingdinggangjiajiegou。qudanyuanzhuangzaizhongliP=10KN。
在計算短期地震水平力時，設定貨架的充實率為80%，震度係數取K=0.1，因此，作用於單元框架的短期地震最大水平載荷為：
Fmax=0.8*K*P=0.8kN
經計算，左側4根立柱的3m和5m處分別受重力載荷P/4=2500N，中間4根立柱的3M和5M處分別受重力載荷P/2=5000N,3.14m和5.14m處受水平慣性載荷F/2=400N，右側4根立柱的3m和5m處分別受重力載荷P/4=2500N，3.14m和5.14m處受水平慣性載荷F/4=200N。
（2）貨架縱向力學模型。
所suo謂wei縱zong向xiang力li學xue模mo型xing既ji貨huo架jia縱zong深shen方fang向xiang的de力li學xue模mo型xing，也ye就jiu是shi貨huo架jia的de側ce麵mian。由you於yu地di震zhen時shi短duan期qi水shui平ping載zai荷he的de方fang向xiang在zai某mou一yi瞬shun間jian不bu斷duan變bian化hua，因yin此ci不bu僅jin在zai貨huo架jia的de橫heng向xiang，而er且qie在zai貨huo架jia的de縱zong深shen方fang向xiang（既貨架側麵）也存在著短期地震水平載荷F的作用，為平麵超靜定鋼架結構。根據計算可知，4根立柱的3.14m和5.14m處分別受橫向載荷F/2=400N。
2貨架結構有限元分析
2.1前處理
（1）定義材料特性，本文選擇的貨架材料為Q235鋼。
（2）單元劃分。考慮到立柱，上橫梁和斜拉杆均由厚度為2mm的薄壁鋼板卷成，且縱向尺寸遠大於橫向尺寸，因此建模時，本文選用BEAM188單元來劃分實體。BEAM188單元使生成三維結構的一種理想化數學模型，與實體單元和殼單元相比，它可以更高效率地求解。
BEAM188梁單元有出色的截麵數據定義功能和可視化特性，便於用戶自定義界麵，從而獲得準確的計算結果。自定義橫梁與斜拉杆的橫截麵圖4所示，立柱的橫截麵圖5所示。貨架結構采用自適應網格劃分，對橫向受力模型共劃分2032個單元，對縱向受力模型共劃分395個單元。
2.2求解計算
（1）邊界條件。由於貨架立柱底部與地基用的地基地腳膨脹螺栓固定，對貨架橫向力學模型和縱向力學模型分別約束立柱下端6個自由度，這樣處理和貨架實際狀況一致。
（2）負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)。駛(shi)入(ru)式(shi)貨(huo)架(jia)的(de)變(bian)形(xing)主(zhu)要(yao)發(fa)生(sheng)在(zai)貨(huo)架(jia)的(de)上(shang)端(duan)，引(yin)起(qi)其(qi)最(zui)大(da)變(bian)形(xing)的(de)載(zai)荷(he)為(wei)短(duan)期(qi)地(di)政(zheng)水(shui)平(ping)載(zai)荷(he)。橫(heng)向(xiang)力(li)學(xue)模(mo)型(xing)主(zhu)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)了(le)受(shou)短(duan)期(qi)地(di)震(zhen)水(shui)平(ping)載(zai)荷(he)和(he)貨(huo)架(jia)滿(man)載(zai)時(shi)貨(huo)物(wu)對(dui)它(ta)的(de)垂(chui)直(zhi)載(zai)荷(he)的(de)影(ying)響(xiang)，縱(zong)向(xiang)力(li)學(xue)模(mo)型(xing)主(zhu)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)了(le)僅(jin)受(shou)短(duan)期(qi)地(di)震(zhen)水(shui)平(ping)載(zai)荷(he)時(shi)的(de)影(ying)響(xiang)，分(fen)別(bie)給(gei)每(mei)個(ge)立(li)柱(zhu)施(shi)加(jia)水(shui)平(ping)載(zai)荷(he)和(he)垂(chui)直(zhi)載(zai)荷(he)。
2.3後處理
將求解所得結果有位移，應力、反力等資料通過圖形結構位移圖進行顯示。圖6和圖7分別使貨架的橫向受力模型和縱向受力模型變形圖。
3.結論
（1）貨架的橫向受力模型在最大載荷的作用下所發生的最大變形為88.978mm,約占貨架高度的1.4%，發(fa)生(sheng)在(zai)立(li)柱(zhu)的(de)最(zui)上(shang)端(duan)，並(bing)沿(yan)著(zhe)立(li)柱(zhu)高(gao)度(du)方(fang)向(xiang)而(er)減(jian)小(xiao)，立(li)柱(zhu)底(di)部(bu)為(wei)零(ling)。貨(huo)架(jia)的(de)縱(zong)向(xiang)力(li)學(xue)模(mo)型(xing)在(zai)最(zui)大(da)載(zai)荷(he)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)所(suo)發(fa)生(sheng)的(de)最(zui)大(da)變(bian)形(xing)量(liang)很(hen)小(xiao)，僅(jin)有(you)0.75mm，發生在立柱最上端，立柱底部為零。貨架在載荷作用下整體結構變形很小，能夠滿足各種倉庫精確存取貨物的要求。
（2）貨架的橫向受力模型危險截麵的最大應力值為180MPa,縱向受力模型危險截麵的最大應力值僅為24.8MPA，兩者都小於材料的屈服極限值235MPA，基ji本ben滿man足zu平ping時shi的de使shi用yong要yao求qiu。且qie由you上shang述shu結jie果guo可ke以yi看kan出chu，兩liang個ge模mo型xing的de最zui大da應ying力li值zhi發fa生sheng在zai不bu同tong的de立li柱zhu下xia部bu，因yin此ci不bu存cun在zai最zui大da應ying力li值zhi疊die加jia的de問wen題ti，可ke見jian整zheng個ge結jie構gou基ji本ben滿man足zu剛gang度du及ji強qiang度du要yao求qiu。但dan是shi，在zai非fei常chang情qing況kuang下xia，若ruo是shi發fa生sheng強qiang力li地di震zhen，貨huo架jia產chan生sheng的de應ying力li及ji變bian形xing將jiang表biao現xian敏min感gan。針zhen對dui這zhe種zhong情qing況kuang，選xuan用yong更geng高gao強qiang度du的de貨huo架jia材cai料liao，有you45號鋼、16Mn鋼等將使提高貨架抗震能力的一個方法。
（3）貨huo架jia橫heng向xiang受shou力li模mo型xing的de最zui大da變bian形xing量liang和he最zui大da應ying力li值zhi遠yuan遠yuan大da於yu縱zong向xiang受shou力li模mo型xing的de最zui大da變bian形xing量liang，和he最zui大da應ying力li值zhi，其qi結jie果guo將jiang使shi貨huo架jia產chan生sheng變bian形xing。產chan生sheng變bian形xing的de最zui主zhu要yao原yuan因yin使shi由you貨huo架jia本ben身shen結jie構gou決jue定ding的de。駛shi入ru式shi貨huo架jia要yao求qiu自zi由you地di存cun取qu貨huo物wu，因yin此ci，橫heng向xiang受shou力li模mo型xing不bu可ke能neng像xiang縱zong向xiang受shou力li模mo型xing一yi樣yang用yong斜xie拉la杆gan來lai提ti高gao整zheng個ge結jie構gou的de剛gang度du，但dan由you其qi橫heng向xiang受shou力li模mo型xing可ke看kan出chu，縱zong向xiang受shou力li模mo型xing中zhong的de斜xie拉la杆gan對dui減jian少shao載zai荷he的de影ying響xiang也ye起qi到dao了le一yi定ding的de作zuo用yong。
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、CMAhuojiadisanfangjiancezizhi，fuwuyoushizaiyuyigengduandeduihuojiaanquanjiancejianyanzhouqihegengyouhuidefuwujiage，weikehujieyuechengbenhezhouqi，bangzhukehukuaisuhuoquzhunqueyouxiaoshuju，bingweikehutigonghouqijishufuwuzhichi。guangzhoushianpujiancejishufuwuyouxiangongsizuoweipingtaihuayunyingpinpai，yuguoneiwaiduojiashiyanshijianlilelianghaodehezuoguanxi，zhizaiweikehu、行業提供更詳細、更優質的國內貨架安全檢測谘詢服務。