基于ABAQUS的电梯层门静力学有限元分析

基于ABAQUS的电梯层门静力学有限元分析

摘要根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》[1]中7.2项规定了门及其框架的强度；随着经济的发展，电梯也变得越来越重要，电梯事故频发，电梯层门的门机械机构强度也是一个重要的检验项目，关系到特种设备的安全运行。本文针对现场检验中的电梯层门，以Abaqus有限元软件为工具，具体量化其机械结构，建立相关的简化模型并进行网格的划分，基于现场检验提供的数据，设置电梯层门门板的载荷与边界条件，模拟电梯受到静力的物理过程，通过其特定材质厚度的仿真分析，分析特定材质下的门板变形影响情况，为电梯层门门板的设计及检验提供一定的参考。

关键词曳引电梯；层门门板；检验；强度分析

1 电梯层门机械强度的标准要求

根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》7.2.3.1规定层门在锁住位置时，所有层门及其门锁应有这样的机械强度：

（1）用300 N的静力垂直作用于门扇或门框的任何一个面上的任何位置，且均匀地分布在5 cm2的圆形或方形面积上时，应：

①永久变形不大于1 mm；

②弹性变形不大于15 mm；

试验后，门的安全功能不受影响。

（2）用1000 N的静力从层站方向垂直作用于门扇或门框上的任何位置，且均匀地分布在100 cm2的圆形或方形面积上时，应没有影响功能和安全的明显的永久变形[见7.1（最大10 mm的间隙）和7.7.3.1]。

注：对于（1）和（2），为避免损坏层门的表面，用于提供测试力的测试装置的表面可使用软质材料。

2 现场的检验

2.1 电梯基本技术参数

以现场检验电梯为例，进行层门的测量。结合检规规定的测量方法。该电梯产品制造商为某著名电梯公司，产品型号为TE-Evolution，电梯类别为有机房曳引驱动乘客客梯，额定载重量为1000kg，额定速度为1.75m/s，站/层/门为7/7/7。根据现场的测量，记录下层门相关数据，查阅安装资料，确定层门材质及尺寸。

3 电梯层门有限元模型的建立

3.1 Abaqus有限元软件介绍

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/ 应力耦合分析）及压电介质分析[2-3] 。

3.2 建模分析流程图

3.3 参数及工况的确定

4 Q235材质下层门厚度下的有限元仿真分析

现场检验层门无加强筋，设置模型为无加强筋型，在abaqus進行静载荷300N 情况下的静力学分析[4]。具体方式是这样的用300N的静力垂直作用于门扇或门框的任何一个面上的任何位置，且均匀地分布在5 cm2的圆形或方形面积上时，应：1）永久变形不大于1 mm；2）弹性变形不大于15 mm；我们选定层门中心区域。

4.1 300N力下的0.1mm和1.2mm应力云图

4.2 300N力下的0.1mm和1.2mm弹性变形位移云图

4.3 300N力下的0.1mm和1.2mm永久变形位移云图

5 结束语

无加强筋型层门，对Q235材质钢板在层门厚度0.1mm和1.2mm的时候静力学分析，分析对比了应力和弹性变形量以及永久性变形量，经过仿真分析，从上图各云图可知，层门厚度0.1mm的时候，最大应力值282mpa>235mpa，应力值超过材料的屈服强度值，此时板材开裂，最大的弹性变形量为17.131mm>15mm，最大永久变形为2.605mm>1.0mm，此时板材厚度不符合检规规定层门的强度要求。层门厚度1.2mm的时候，最大应力值177mpa1.2mm（分析值），此时层门厚度符合检规规定的层门强度要求[5]。所以现场层门强度的检验合格。

参考文献

[1] TSG T7001-2009.电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯第二号修改单[S].北京：中国标准出版社，2009.

[2] 张胜兰，基于HyperWorks的结构优化设计技术[M].北京：机械工业出版社，2007：119.

[3] GB7588-2003.电梯制造与安装安全规范[S].北京：中国标准出版社，2003.

[4] 崔志勇.电梯层门加强筋横向优化设计研究[J].科技资讯，2012，（12）：44-44.

[5] 卫伟.电梯厅门参数化设计与系统开发[D].天津：天津大学，2007.