双向门式启闭机门架结构有限元ANSYS分析

钩中心线与上游侧轨道中心线的距离为15m，大小车同时制动，风平行于大车轨道方向吹，同时考虑门机偏斜运行时的水平侧向力，在此位置计算有效悬臂处（15m）的挠度和门架应力。
　　2.有限元仿真分析
　　2.1 有限元模型的建立及网格划分
　　建立正确可靠的有限元分析模型是有限元分析的基础工作，它直接关系到计算结果的正确与否。然而，实际工程问题往往非常复杂，支撑边界形式多样，载荷变化多端，因此就要求在建立计算模型的过程中，作合理必要的简化。由于门架之间的连接基本上都是焊接而成的，在分析整个门架时，可以不考虑焊缝的影响，认为焊缝是符合要求的；钢板为均质，没有制造偏差；简化法兰与螺栓，忽略一些小圆角和凸台，确保再不影响精度的前提下对模型局部细节进行适当的简化。
　　根据这些简化原则，在ANSYS中对门架进行建模，并选取合适的单元进行受力模拟，门架主体部分由钢板焊接而成，钢板属于板壳结构，不仅会产生平面变形，还会产生空间弯曲扭转的复杂变形，故在建模时对主体结构采用壳单元Shell63进行模拟。Shell63单元具有弯曲和薄膜功能，允许面向和法向载荷。由于集中载荷直接施加到主梁的壳单元上会产生较大的应力集中，故在主梁上加设采用实体单元Solid45的轨道简化模型，并将集中载荷施加到轨道上，避免造成主梁的应力集中。网格的大小及数量直接影响有限元计算的精度和求解的速度。与自由网格相比，映射网格比较规则，计算结果更接近实际，可根据需要生产一定数量、大小确定的单元个数，避免产生特别畸形的单元。在满足设计精度和速度的需求下，取得计算速度和精度的最佳匹配，故采用映射方式对模型进行网格划分。本文重点对主梁金属结构进行分析，为提高计算精度并缩短计算时间，在主梁及主梁与支腿的连接部门采用比较细的网格而在支腿及下横梁部门应用比较粗的网格尺寸。门架系统的有限元模型及网格划分如图2，模型共有51896个节点，53508个单元。根据启闭机常用材料Q345B，其弹性模量E=MPa，泊松比为：μ=0.3，密度为ρ=kg/mm3。
　　2.2 边界条件及加载
　　对结构边界约束的模拟是结构分析中必不可少的，根据门式启闭机实际作业情况，将约束施加到启闭机的大车支撑轮处，按一次超静定约束。设置约束的节点见下图3所示。
　　启闭机下横梁与大车车轮连接座的支承铰接处（A、B、C、D四个点）受到铅垂（Z向）方向的支撑约束；在设置大车行走制动器的两个支腿的连接处受到沿轨道方向（Y向）的制动位