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基于性能仿真的薄壁多孔货架片稳定性研究
时间:2017-08-21  作者:鸿运国际  点击:  评论:  字体:T|T
    0 引言Xca鸿运国际     随着国家“一带一路”战略稳步推进,近几年以“互联网+物流”为主要特征的新兴产业发展迅猛,立体仓库等核心仓储设备密集化、轻量化、自动化和智能化趋势明显。立体仓库货架由货架片、梁柱节点、柱脚节点、横梁(撑)、背撑等组成,属于大跨度高层空间杆系结构。考虑货物及建筑自重、搬运碰撞、设备行走、风雪压力、地震冲击等载荷耦合作用,密集仓储环境下轻质高强钢结构货架的稳定性引人关注。作为立体仓库中的主要承重构件,货架片具有薄壁多孔、形式多样、截面开口复杂等特点(如图1,简单示例),负责提供货架体系在货架片平面内的侧向刚度,其结构的不良设计常导致整体货架侧向失稳。尽管给出了相关计算公式,欧洲货架设计规范《FEM10.2.02托盘钢货架静力设计》仍建议通过试验确定货架片的极限承载力,以此对货架片的稳定性进行评估;余华按“恒荷载+货架活荷载+水平荷载”和“恒荷载+货架活荷载+横向水平地震作用”两种组合情况对货架片的整体稳定性进行了验算;KeshavK.Sangle等人采用有限元分析与试验研究发现,现有标准中货架片的设计计算总体偏向保守,加强筋设计可显著提高货架片的稳定性。以工程常用的M100型号货架片为例,本文依据FEM10.2.02性能检测试验建立了有限元仿真模型,进而对货架片结构参数的敏感性进行了分析,以期为货架整体结构的稳定性优化以及行业标准制定提供参考。Xca鸿运国际     1Xca鸿运国际     图1 托盘式货架示意图Xca鸿运国际     1 基于性能试验的货架片有限元建模Xca鸿运国际     1.1 货架片稳定性试验Xca鸿运国际     参照欧洲货架设计规范CFEM10.2.02托盘钢货架静力设计》,对货架片进行轴向载荷压缩试验,目的是确定立柱沿着巷道方向发生位移变形时,在立柱的有效长度范围内,立柱的轴向载荷承受能力,该承载能力受立柱各种屈曲以及拉杆约束的影响。其测试原理如图2所示,选用已装配好的货架片进行测试,货架片的宽度为指定产品的最大宽度,并通过钢珠在两个立柱中的一个立柱上施加轴向荷载(另一立柱悬挂至平衡点),加载直到试件弯曲不能再承受更大的压力为止,此时的压力数值记为货架片极限承载力。货架片样件及稳定性试验装置如图3所示,试验选用M100(腹板宽度g为100mm)型号的立柱,立柱截面形状如图4所示,货架片高度1、货架片跨距a、立柱壁厚e、立柱后翼缘宽度h、立柱截面开口宽度f的取值见表1。Xca鸿运国际     2Xca鸿运国际     表1立柱各参数值Xca鸿运国际     3Xca鸿运国际 Xca鸿运国际     2.2 货架片跨距对稳定性能的影响Xca鸿运国际     选取货架片高度与跨距不同组合来建立有限元仿真模型,研究货架轴向极限承载力变化情况。模型中立柱截面开口宽度f取52mm,立柱后翼缘宽度h取61mm,立柱壁厚e取2mm,其余参数不变。仿真结果显示(见表4),在货架片高度变化范围内,高度1对货架承载力影响规律不变(S约为-57%);而在指定系列货架片高度下,货架片跨距a对货架片承载能力影响可忽略不计(不超过5%)。Xca鸿运国际     表4 不同货架片跨距下的极限承载力Pα数据Xca鸿运国际     9Xca鸿运国际     2.3 立柱后翼缘宽度对稳定性能的影响Xca鸿运国际     选取立柱后翼缘宽度与货架片高度不同组合来建立有限元仿真模型,研究货架轴向极限承载力变化情况。模型中立柱截面开口宽度f取52mm,立柱壁厚e取2mm,货架片跨距a取1100mm,其余参数不变。仿真结果显示(见表5),在货架片高度变化范围内随着立柱后翼缘宽度h的加大U=26.8%),货架片极限承载力也相应增加(S约为38%),立柱后翼缘宽度h对货架片极限承载力影响较大。Xca鸿运国际     表5 不同立柱后翼缘宽度下的极限承载力Pcr数据Xca鸿运国际     10Xca鸿运国际     2.4 立柱截面开口宽度对稳定性能的影响Xca鸿运国际     选取立柱截面开口宽度与货架片高度不同组合来建立有限元仿真模型,研究货架轴向极限承载力变化情况。模型中立柱后翼缘宽度h取61mm,立柱壁厚e取2mm,货架片跨距a取1100mm,其余参数不变。仿真结果显示(见表6),立柱截面开口宽度对货架片极限承载力影响存在差异,当货架片高度相对较低时,立柱截面开口宽度f对极限承载力影响较大(S约为28%);而货架片高度相对较高时,参数f影响不大且趋于一致约为8%)。Xca鸿运国际     表6 不同立柱截面开口宽度下的极限承载力Pcr数据Xca鸿运国际     11Xca鸿运国际     2.5 结构参数敏感性评估Xca鸿运国际     综合表3?6数据,进一步根据式(1)、式(3)计算整理可得出货架片结构参数敏感性指数T](见表7),立柱后翼缘宽度、壁厚、货架片高度是影响货架片轴向承载能力的关键参数。Xca鸿运国际     表7 货架片主要结构参数敏感指数排序Xca鸿运国际     12Xca鸿运国际     3 结论Xca鸿运国际     货架片是高层薄壁钢结构立体仓库的主要承重构件。基于欧洲货架设计规范(FEM10.2.02)对货架片的稳定性进行了测试,并以此验证了有限元仿真模型的有效性;在此基础之上,以M100型号立柱货架片为例,对货架片的稳定性进行了结构参数敏感度分析;数据显示,立柱后翼缘宽度、壁厚、货架片高度是影响该型号货架片轴向承载能力的关键参数,然而由于货架片型号众多、结构复杂,其失效模式及机理仍需结合试验深入研究。Xca鸿运国际
(编辑:梁嘉琪  来源:互联网)
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