如果將門架系統（包括門架、叉架、貨叉、起升液壓缸、鏈條等）當成一個隔離體，那么當貨物起升到最大高度、門架前傾到最大角度時其受力情況最為惡劣，外門架截面承受最大外力。雖然實際工作中很少會出現這種最危險工況，但考慮到安全需要，需要把這種工況列入計算工況。
      門架主要由內、外門架和貨叉構成。對于門架，鏈條兩端主要承受拉力，起升液壓缸的兩端主要承受壓力，為了減小計算量，可把鏈條和起升液壓缸去除，同時在鏈條和貨叉與門架鉸接的兩個部位對分析模型施加拉力，在液壓缸對外門架的支撐點對分析模型施加向上的支持力，在液壓缸底部與外門架的接觸處對分析模型施加壓力。另外，由于門架模型的對稱性，為了盡可能減小計算規模，采用對稱分析方法，即對模型的一半進行有限元分析。用Pro/E 軟件建立的門架三維模型。
      根據實際模型，可選擇板單元與實體單元混合劃分；或全部使用三維實體單元劃分。考慮到個別零件板厚較大，不滿足板單元條件，這些零件只能按實體元分析，若使用板單元和體單元混合劃分，則可能由于兩種單元因自由度耦合而產生誤差，因此創建門架模型時，使用三維實體單元劃分，為了提高計算精度，實體元網格劃分采用六面體網格劃分方式。本項目采用無縫連接的方式將門架 Pro/E 模型導入 ANSYS 中，劃分網格后的門架有限元模型，該模型共包含39522個單元和183832個節點。
      把門架作為一個整體考慮，可把門架與前橋鉸接處作為一個固定鉸支座，在ANSYS 中可以 Cylindrical support 的形式施加載荷，門架與傾斜液壓缸鉸接處作為一個活動鉸支座進行約束，在 ANSYS中可以 Displacement 的形式約束門架與傾斜液壓缸鉸接處液壓缸方向的位移。
      門架自身重力可以通過Standard earth gravity的形式施加。
      已知載荷中心距為 500 mm，貨叉上的重物載荷可采用 Remote force形式施加，單個貨叉受力為：
      滑輪與門架之間的摩擦為滾動摩擦，鋼與鋼之間的滾動摩擦系數為0.05，因此計算鏈條的拉力時可忽略滑輪的摩擦力。 計算得到貨叉架的體積為0.039 6 m³，因此單根鏈條拉力為：
      單個滑輪承受鏈條的壓力為：
      通過計算得內門架體積為 0.024 8 m3，因此內門架重力為：
      單個起升液壓缸對內門架的支持力為：
      計算得出單個起升液壓缸的重力為 348 N，單個起升液壓缸對外門架的作用力為：
      由于門架結構和載荷與中心面對稱，為了減小計算規模，本分析采用對稱分析方法對門架系統進行分析，由于只對模型的一半進行分析，故施加于上述模型的載荷僅為整體載荷的一半。
      該工況下貨叉架的應力分布云圖，第四強度理論最大應力值為 151.87 MPa，位于下方與貨叉接觸處。 貨叉架加強板為 Q235 鋼板，除貨叉架加強板外，其余門架零件材料均為 Q345 鋼板，Q345 的屈服應力為 345 MPa，當安全系數取 1.5 時，Q345 的許用應力為 230 MPa，貨叉架加強板上的第四強度理論最大應力值為 148.35 MPa，Q235 的許用應力為 156.7 MPa。 內門架應力分布云圖，第四強度理論最大應力值為 173.37 MPa，位于頂部滑輪與內門架接觸處。 外門架應力分布云圖，第四強度理論最大應力值為 244.17 MPa，位于與內門架滑輪接觸的外門架槽鋼面上。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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