基于有限元法实现立体车库载车板构件的规格化设计

摘要

本文首先介绍我国的停车现状，和探讨现在各国城市解决停车难问题的办法。指出城市停车难的问题根本原因在于不断攀升的汽车数量与城区有限车位之间的矛盾。引出解决停车难问题的一种有效的方法：兴建立体停车库，在有限的停车用地上尽量多的增加停车的数量。但，由于现在采用传统的设计方法，很难保证停车设备的质量，也难以实现停车设备批量化的生产和安装，这种情况导致了我国停车产业发展的滞慢，也因为对质量的不放心使得不少车主不愿意将自己的爱车停上这种新兴的停车设备，而更趋向于地面停车。鉴于这种情况，在新产品的开发过程中迫切需要采用新方法、新技术。　　由于板的变形大于板厚度的1/5，所以采用几何非线性的方法对板进行有限元分析，本课题第二章推导偏心加筋板几何非线性有限元解决方法的理论基础。在第三章中，根据苏州江南某停车设备有限公司提供的立体车库升降载车板原型，采用有限元分析软件ANSYS建立载车板有限元模型，根据第二章非线性求解的原理，对载车板有限元模型进行非线性求解，将求解结果与实测数据比较，确定一种合理的载车板有限元建模的方法，然后采用该建模方法，对板进行结构改进，并参数化的建立新板的有限元模型，对新板结构进行优化分析，设计出一种新的载车板结构。新设计的载车板结构既能用作升降类载车板使用，也能用作横移类载车板使用，且具有结构牢固、重量轻、易于安装和加工等特点。为达到设计更加快捷的目的，本课题以ANSYS为平台，编制了一个新板设计的GUI截面，设计人员只要输入板设计的基本参数，ANSYS程序自动调用新板生成的优化设计程序，产生新载车板结构的各个尺寸的最优值。设计人员只要根据程序提供的最优值，对板结构做适当的改进设计，就可以最终确定出一种新载车板结构。

目录

文摘

英文文摘

苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明

第1章绪论

1.1停车现状及其解决办法

1.2研究对象

1.3研究方法

1.3.1加筋板研究方法

1.3.2现行载车板设计方法

1.3.3有限单元法

1.4本课题研究内容

第2章偏心加筋板几何非线性有限元分析

2.1几何非线性问题的一般考虑

2.1.1基本问题

2.1.2求解方法

2.2离散化的非线性方程组的求解方法

2.2.1直接迭代法

2.2.2 Newton-Raphson方法(简称N-R方法)

2.2.3修正的Newton-Raphson方法(简称mN-R方法)

2.2.4增量法

2.3 Von-karman大挠度理论中的形变关系

2.4偏心加筋板几何非线性有限元分析理论

2.4.1大挠度板单元的构造

2.4.2梁单元的构造

2.4.3板单元与偏心梁单元组合理论

2.4.4单元刚度矩阵的组装

第3章立体车库载车板有限元分析

3.1问题描述

3.2大型有限元分析软件ANSYS介绍

3.2.1 ANSYS

3.2.2 ANSYS体系结构

3.2.3 ANSYS求解步骤

3.3载车板非线性有限元分析

3.3.1板的前处理：

3.3.2分析

3.3.3板的后处理

3.4载车板变形实测与数据比较

第4章载车板结构改进及优化设计

4.1 ANSYS优化设计方法

4.1.1 ANSYS参数化程序设计语言(APDL)

4.1.2 ANSYS优化设计概述

4.1.3优化设计的基本概念

4.1.4优化设计的步骤

4.1.5优化方法及其工具

4.2载车板的结构改进及优化设计

4.2.1载车板的结构改进

4.2.2载车板优化设计

4.3载车板设计的GUI界面创建

4.4载车板结构尺寸的确定

4.5不同轴距对板变形的影响

4.6板筋承载百分比对板变形的影响

4.7交叉筋的连接方式研究

4.8新载车板结构的总装立体模型

结论

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献

致谢