1、1电梯层门加强筋横向优化设计研究【摘 要】电梯和人们日常生活关系更为紧密，生活在大楼里的现代人，每天都要和电梯打交道。近年来，不断发生的电梯事故使不少人深感畏惧。文章就电梯层门加强筋横向优化设计进行了研究和分析，旨在为了进一步优化其结构。 【关键词】电梯层门；加强筋；横向优化设计 电梯是人们日产生活中经常使用的一种垂直升降的交通工具，但是在电梯的设计过程中，往往由于结构设计上的不合理或者存在缺陷，使得电梯运行安全性、舒适性、可靠性以及稳定性难以得到有效的保证，而其中电梯层门是保证乘客安全的主要结构部件，其结构的稳定性以及可靠性就显得尤为重要。因此本文主要通过对电梯层门加强筋横向优化设计的方法进
2、行研究，在给定荷载以及支撑的条件下，通过使用有限元分析模型对加强筋的尺寸进行仿真分析，并且根据加强筋的边缘纤维屈服准则进一步推导出加强筋截面高度的修改公式，然后通过结构熏分析的原理对加强筋的结构尺寸进行修改，以便使其边缘纤维达到屈服要求，并同时满足迭代收敛的准则后删除截面高度小于阀值的加强筋设计值，从而获得新的加强筋分布形式并逐步提高阀值。在这种新的分布形式基础上对加强筋的尺寸结构进行下一轮的优化分析，当阀值达到阀值上限时，则可以获得加强筋的最优的分布形式以及设计尺寸。 1 电梯层门加强筋横向优化分析 2加强筋是电梯层门中不可或缺的一个重要组成部分，通过加强筋能够有效地增加电梯层门的刚度以及强
3、度，但是由于加强筋属于附属性结构，需要在确保电梯层门刚度以及强度的情况下，尽量的缩小加强筋的体积 因此需要对电梯层门加强筋的结构特点以及受力情况进行科学、合理的分析。在进行结构设计的过程中，加强筋的大小、形状与其材质以及受力情况有着很大的关系。通常情况下加强筋使用的是薄钢板的梁状结构，因此在进行优化设计时可以将加强筋的材质以及形状设为常量，即在同一材质和形状下分析研究不同大小的加强筋的受力状况。电梯层门加强筋通常情况下受到横向荷载的作用，为了能够提供足够的刚度以及强度支持，需要使加强筋的伸展方向应该与电梯层门最大应力以及最大偏移量的位置保持一致。因此以下就对电梯层门横向加强筋的优化设计进行具体
4、研究。 2 建立有限元分析模型 假设钢制电梯层门的厚度为 t，然后设置宽度为 b、高度为 h 的加强筋，此时电梯层门的厚度 t 与加强筋的宽度 b 都是常量，而高度 h 则为设计变量，所以可以通过改变 h 来调整加强筋横截面积。以便求出在满足电梯层门强度需求前提下加强筋体积的最小值，根据矩形梁最大应力计算公式，第 i 根加强筋在第 k 次分析中的最大应力 kimax 的数学模型表达式为： 其中，b 为加强筋的宽度；M 为加强筋最大应力处端面所承受的弯矩hki 为第 i 根加强筋在第 k 次分析中的高度。而在弯矩 M 以及加强筋宽度b 相同的情况下，使加强筋的边缘纤维发生屈服时的厚度 hik+1
5、 符合如下3关系： 3 设计算法 使用迭代收敛的准则，即用（2）式修改后的体积与修改前的体积之差的绝对值小于等于给定的最小量 时停止迭代。当满足迭代收敛的准则时，就可以进一步判断加强筋的高度是否小于阀值。如果计算结果小于阀值，则说明还能够进行下一轮的迭代计算，以便获得新的结构形式，通常采用逐渐增大阀值的方法，表达式如下所示： 其中，Cmax 为阀值上限；Cmax/N 为阀值增量；N 为整数；Ck，Ck+1为结构修改后的阀值，使 C1=Cmax/N。 根据设计域的大小以及加强筋的高度 b 确定其尺寸大小，并且给出加强筋的初始高度 h，以及初始阀值 C1。然后进行离散化处理，计算每一个高度下加强筋
6、的最大正应力，每计算一轮过后就根据（2）式对加强筋的高度进行修改，以便获得新的加强筋高度，进行下一阶段的分析研究。如果获得的加强筋高度等于 0，则可以令其等于一个很小的值 ，例如 10-8。计算修改前与修改后的总体积，是否满足迭代收敛的准则，如果无法满足要求，则需要重新进行离散化处理，并获得新的加强筋的最大正应力，直到修改前与修改后的总体积满足迭代收敛的准则为止。然后在判断阀值 Ck 与阀值上限 Cmax 是否相等，如果计算结果无法满足要求，则需要删除高度小于阀值 Ck 的加强筋设计值，以便获得一个新的结构形式，代入（3）式中逐渐增加加强筋高度的阀值，然后对其在进行离散化处理，计算每一个高度下
7、加强筋的最大正应力，并进行新一轮的结构分析直到阀值 Ck 等于其上限值 Cmax 为至，如果阀值 Ck 等于其上限4值 Cmax，则可以得到加强筋的最佳设计尺寸。 4 结束语 电梯是现代化大型商业建筑以及智能小区当中最为常见的一种垂直升降的交通工具。通常情况下，电梯可以分为曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统 逻辑控制系统以及安全保护系统共八大系统。其中电梯层门是乘客安全的重要保证，所以在设计过程中对电梯层门的可靠性以及结构强度有很高的要求。电梯层门一般是由薄钢板制成，为了给电梯层门提供一定的机械强度和刚性，通常会在电梯层门背面设置加强筋。根据 GB7588-95电梯制造与安装安全规范中的有关规定，电梯层门与门锁应该具有一定的机械强度，即在 300N 的垂直作用力下电梯层门能够从承受并且无永久形变、弹性形变不大于l5mm，经过反复试验后可以正常工作。 参考文献： 1王龙腾.浅谈永磁同步无齿轮电梯之原理及特点J.福建农机，2007（3）. 2吕德海，潘锋.PxI 在电梯测试中的应用J.电气应用，2009（16）. 3彭巨光.高层建筑电梯安装工程监理方法的研究J.安装，20ll（2）. 4郑希源，周珊珊.浅谈电梯检验中应注意的三个问题J.现代制造技术与装备，2006（5）.
