[发明专利]地铁隔断门门扇的有限元分析及优化

说明书

(一)、技术领域本发明涉及地铁隔断门门扇的有限元分析及优化方法。

(二)、背景技术随着计算机的发展，在科研、设计领域的应用软件也层出不穷。国内外的专业人士相继开发了各种类型的应用软件，其中ANSYS是美国一家公司开发的功能强大的有限元计算软件，为实际工程中解决复杂的理论计算提供了非常有用的工具。近几十年来，各国相继开发了许多通用的大型有限元程序，如ALGOR、ANSYS、ABACUS、MARKHE和NASTRAN等。

ANSYS与其它软件一样基于有限元理论，但其应用更为广泛，它具有强大的前处理、求解和后处理功能，其内容涵盖结构、热、流体、电磁、声学和爆破等各方面。目前广泛的应用于航天、航空、汽车、船舶、铁路、交通、电子、机械制造、地质矿产、水利水电、石油化工、煤炭核能、生物医学、土木工程、家用产品以及科学研究等领域。与美国加州大学开发SAP系列有限元程序相比，ANSYA提供了更丰富的单元库：前置处理和后处理模块具有更友好的人机交换界面。ANSYS作为广泛应用的优秀的有限元软件，把有限元数值分析技术和CAD、CAE、CAM等图形处理有机的结合在一起，ANSYS除了发展多种与CAD直接转换的接口以外，同时使自己的输出文件格式通用化和标准化。ANSYS自带的编程语言APDL，是一种参数化描述语言，可方便地对结构的单元类型，几何拓扑、材料属性、边界条件及求解类型等信息进行参数化修改。可供用户以ANSYS为平台，进行二次开发，是强有力的计算工具，用户也可以在CAD中建模，然后通过ANSYS和CAD接口传入模型进行计算，也可以在ANSYS以用户界面利用菜单建模，输入初始数据，进行计算和查看计算结果。

(三)、发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种地铁隔断门门扇的有限元分析及优化。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种地铁隔断门门扇的有限元分析及优化，其特征在于：(1)面板的有限元模型：由于面板被焊接在梁格上，可考虑取其中一个梁格作为面板的有限元模型，其大小为656.7mm×635mm。面板的单元类型选用Shell Elastic 4node63四节点壳元，在实常数(Real constant)中分别输入面板的厚度8mm、10mm、12mm、14mm和15mm来对比分析结果，在材料属性定义中填加A3钢弹性模量E＝2.06×10⁵N/mm²和泊松比0.3，然后通过Mesh Attribute将单元类型和材料属性赋予面板的模型，并将面板划分为15×15的网格；

(2)面板有限元模型的分析计算：面板的四边均与主横梁和纵梁固接，那么在X、Y、Z方向的移动和移动自由度均被限制。面板上直接承受均布载荷Q＝0.06MPa。

本发明的积极效果在于：从ANSYS对各种不同厚度的面板分析结果表6.1来看，随着面板厚度的增加，面板所受应力和变形依次减小，当面板厚度为8mm～15mm时其应力和应变均符合设计要求，但随着面板厚度的增加防淹门的重量将增加很多，并且其成本也相应的增加，所以在能够满足设计要求的前提下，面板的厚度选取尽可能小点。综合以上考虑，面板厚度取8mm是合适的。

(四)、具体实施方式

1.Ansys9.0的分析步骤

Ansys9.0具有强大的前处理模块，分析计算模块和后处理模块，其中前处理模块包括设置单元类型、设置实常数、定义材料属性、创建模型和划分网格，分析计算模块是创建好的模型进行几何约束、加载荷求解，然后用后处理模块来显示模型的应力、变形等。以下就根据有限元的分析步骤完成地铁隔断门门扇的变形和应力分析。

2.门扇面板的有限元模型建立和求解

(1)面板的有限元模型

由于面板被焊接在梁格上，可考虑取其中一个梁格作为面板的有限元模型，其大小为656.7mm×635mm。面板的单元类型选用Shell Elastic 4node63四节点壳元，在实常数(Real constant)中分别输入面板的厚度8mm、10mm、12mm、14mm和15mm来对比分析结果，在材料属性定义中填加A3钢弹性模量E＝2.06×10⁵N/mm²和泊松比0.3，然后通过Mesh Attribute将单元类型和材料属性赋予面板的模型，并将面板划分为15×15的网格。

(2)面板有限元模型的分析计算

面板的四边均与主横梁和纵梁固接，那么在X、Y、Z方向的移动和移动自由度均被限制。面板上直接承受均布载荷Q＝0.06MPa。