双向门式启闭机门架结构有限元ANSYS分析

据GB/T3811-2008《起重机设计规范》、GB/T50017-2003《钢结构设计规范》中对Ⅱ类载荷强度要求，第Ⅱ类载荷强度要求的安全系数为n=1.34，门架大部分板材（除了接头法兰板）均小于16mm，材料主要采用Q345B钢，II类荷许用应力为[σ]=231.3MPa。
　　②刚度许用值：
　　根据GB/T3811-2008《起重机设计规范》中对起重机静态刚度的要求：
　　需要高定位精度特性的起重机，其跨中垂直挠度许用值[f]=1/1000*S=20500/1000=20.5mm；其跨中水平挠度许用值[f]=1/2000*S=20500/2000=10.25mm
　　自行式小车（或电动葫芦）位于桥架主梁有效悬臂长度位置时，由额定起升载荷及小车（或电动葫芦）自动载荷在该处产生的垂直静挠度f1与有效悬臂长度L1的关系，推荐为：f1≤1/350*L1，水平方向静挠度f2与有效悬臂长度L1的关系，推荐为：f2≤1/2000*L1。故小车位于9m有效悬臂位置处，门架垂向许用挠度[f]=9000/350=25.7mm，门架水平许用挠度[f]=9000/2000=4.5mm；小车位于15m有效悬臂位置处，门架垂向许用挠度[f]=15000/350=42.9mm，门架水平许用挠度[f]=15000/2000=7.5mm。
　　根据上述三种计算工况和约束条件对有限元模型进行计算：工况1有限元ANSYS计算结果如图4～图7所示；工况2、工况3有限元ANSYS计算结果图此处省略，不再一一列举。由计算结构可知：各工况最大应力出现在小车位于9m悬臂处起吊130t时，大小为210MPa，小于许用应力231.3MPa，由此可知，结构强度满足使用条件。工况1门架垂直最大挠度为23.4mm，小于此时门架垂直挠度许用值25.7mm；工况2门架跨中最大的垂直挠度为4.9mm，小于门架跨中垂直挠度许用值20.5mm；门架跨中水平最大挠度为5.7mm，小于门架跨中水平挠度许用值10.25mm；工况3门架最大垂直挠度39.7mm，小于门架垂直许用挠度42.9mm；故门架静刚度满足条件。
　　3.结论
　　1） 由于门架建模的过程中简化了焊接和实际法兰、凸台等；另外在板与板的空间连接处不可避免地形成尖角，根据弹性理论，尖角处的应力值应该是无穷大的；所以门架主梁与支腿连接处不可避免的会产生应力集中的现象，但实际当中不会产生如此大的应力，因此从总体上来讲，用简化后的模型来进行金属结构有限元分析是保守和偏于安全的。
　　2） 随着经济与科技的发展，对门式启闭机提出更高的设计要求，传统的理论计算已经不能完全很好地满足现代化的要求，门架作为门式启闭机重要的组成部分，门架设计的成败直接关系到整台门式启闭机的性能，本篇对门式启