基于ANSYS扶梯钢架结构参数化力学分析系统开发

论文摘要

近年来我国的自动扶梯和自动人行道发展迅速,每年约5000台的需求量,自动扶梯已是百货商场、车站地铁机场等公共场所不可缺少的代步工具,我国通用型自动扶梯的设计与制造技术已接近世界先进水平,但对快速、重载、大提升高度、多坡度、多曲线型自动扶梯的技术尚待进一步开发研究。这就对自动扶梯的主要承载结构——金属钢架结构提出更高的要求。现在市场上自动扶梯金属钢架结构存在外形笨拙、自重大、成本高,安全系数大等问题,对其改进有很大的现实意义。但在计算扶梯钢架的过程中存在“牵一发而动全身”的问题,对进行参数化可缩短其计算周期,提高设计效率,从而减低企业的设计成本来提高经济效益,提高我国自动扶梯新产品的开发能力以及我国的扶梯行业的竞争力也势在必行。本文依据系统功能需求,依据生产企业标准将扶梯钢架分为标准提升高度和非标准提升高度两种类型。又将标准类型分为2-4m、4-5m、5-6m三种提升高度的钢架结构。根据生产图纸提取特征参数,应用ANSYS的参数化设计语言APDL开发了扶梯钢架结构有限元分析通用计算程序内核,完成了参数化有限元建模、加载、分析计算及后处理的全自动过程,主要包括参数化有限元建模、静力学分析（包括强度、刚度和稳定性）、动态特性分析（包括模态分析和地震载荷下的瞬态分析）。并以扶梯钢架的总重量为优化目标,对扶梯钢架的截面尺寸进行优化,可得到更为经济合理的截面尺寸。采用Visual Basic6.0语言开发分析软件界面,选用Access数据库工具建立系统相关的数据表,并可对其进行查询和调用数据库内的数据参与计算,以文字报表的形式将各种参数及全部结果进行保存。扶梯钢架有限元分析结果与企业经验值进行对比,结果表明与实际状态比较符合,满足企业需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 自动扶梯的发展与研究概况
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 扶梯钢架结构分析及特征参数提取
• 2.1 自动扶梯分类与钢架结构分析
• 2.1.1 自动扶梯分类
• 2.1.2 自动扶梯钢架结构分析
• 2.1.3 自动扶梯的主要参数
• 2.2 扶梯钢架结构特征参数提取
• 2.2.1 设计参数的定义
• 2.2.2 特征参数提取
• 2.3 本章小结
• 第3章 扶梯钢架结构有限元参数化建模
• 3.1 ANSYS的参数化建模功能与特点
• 3.1.1 ANSYS的参数化语言-APDL的特点
• 3.1.2 APDL的基本组成
• 3.2 有限元参数化模型的建立
• 3.2.1 确立扶梯钢架几何建模方案
• 3.2.2 坐标系与单位的选择
• 3.2.3 建模的合理假定
• 3.2.4 参数化模型的建立
• 3.3 选择单元类型与定义材料属性
• 3.3.1 单元类型的选择
• 3.3.2 实常数定义
• 3.3.3 材料属性的定义
• 3.4 扶梯钢架的网格划分
• 3.4.1 梁单元的网格划分
• 3.4.2 壳单元的网格划分
• 3.5 扶梯钢架的约束与载荷处理
• 3.5.1 约束处理
• 3.5.2 载荷处理
• 3.6 求解
• 3.7 后处理
• 3.8 本章小结
• 第4章 扶梯钢架结构的力学结果分析
• 4.1 扶梯钢架结构的静力学分析
• 4.1.1 扶梯钢架的强度分析
• 4.1.2 扶梯钢架的刚度分析
• 4.1.3 扶梯钢架的稳定性分析
• 4.2 扶梯钢架结构的动力学分析
• 4.2.1 扶梯钢架的模态分析
• 4.2.2 基于地震载荷下扶梯钢架的瞬态分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 扶梯钢架结构优化设计
• 5.1 基于APDL优化设计的基本要素
• 5.2 扶梯钢架的优化设计
• 5.3 扶梯钢架优化结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 扶梯钢架结构参数化力学分析系统软件开发
• 6.1 软件系统的功能与流程设计
• 6.1.1 软件系统的功能设计
• 6.1.2 软件系统的流程设计
• 6.2 软件开发工具
• 6.2.1 Visual Basic6.0的特点
• 6.2.2 Access数据库简介
• 6.3 软件间的接口技术
• 6.3.1 VB与ANSYS的接口技术
• 6.3.2 VB与Access数据库的连接
• 6.3.3 ANSYS图形保存到Access数据库
• 6.4 系统应用实例
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢