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1 概述
隨著我國汽車工業的發展和城市現代化水平不斷提高，汽車持有量也迅速增長，停車難的問題，已經成為影響和制約城市建設和經濟發展的一個重要因素。為解決這一難題，機械式立體車庫應運而生，其具有節省占地面積、出入庫管理方便、存取車省時省力、配置靈活等特點，將傳統的地面停車向空間模式發展，形成新型立體停車模式，已經成為緩解城市“停車難”問題的一有效途徑。
相較于其他立體式車庫，深井式地下車庫以垂直升降式立體車庫為原型，如圖1所示，其單井地面建筑面積僅占一個車位，而地下施工面積只需三個車位，充分利用了地下空間，并采用左右兩側存取車的方式。該車庫能很好的融入城市各種設施環境中，為城市的建設與發展提供了一條新的思路，成為解決城市停車難的問題的重要途徑，產生巨大的經濟效益和社會效益。
圖1 深井式地下車庫立體圖
2 CAE分析
深井式地下車庫存取車的主要部件為升降平臺、梳叉式橫移系統和存車架組成，如圖2所示。其工作原理為：梳叉式橫移系統位于升降平臺上方，用于安全存取車，由置于升降平臺內的液壓系統動力源提供動力，經中間傳動系統，驅動頂升電動缸實現梳叉式橫移平臺的頂升，從而使梳叉式橫移平臺與存車架存在一定高度差，再驅動梳叉式橫移平臺橫向移動，使車輛停留在存車架上方；然后，頂升電動缸復位，梳叉式橫移平臺降至低位，將車輛至于存車架處，反向橫移，回到升降平臺上。取車則與上述過程相反。
圖2 深井式地下車庫存取車的主要部件
由于存車架在存取車的過程中受到頻繁的交變載荷，所以存車架的剛強度決定了整個地下車庫的可靠性，如果存車架設計的過于保守，又會造成整個系統成本極大地浪費。因此必須對其進行CAE分析，以保證其設計合理可靠。
其分析流程為：先采用ADAMS軟件對存車過程進行虛擬樣機分析，再讀取ADAMS分析結果中的時程載荷，最后采用Ansys Workbench軟件，將其時程載荷加載到存車架上，即可得到存車架在存取車過程中的剛強度。
2.1 ADAMS虛擬樣機分析
首先定義梳叉式橫移系統的橫向移動過程，以地面為基準，定義滑移運動副，驅動類型選用位移驅動，定義時間為24秒，步數為200，驅動函數為100.0×time，如圖3所示。
圖3 梳叉式橫移系統橫向移動過程三維建模圖
其次定義梳叉式橫移系統的頂升電動缸進行復位，橫移平臺降至低位，以地面為基準，定義滑移運動副，驅動類型選用位移驅動，定義時間為5秒，步數為100，驅動函數為20.0×time，如下圖4所示。
圖4 梳叉式橫移系統下降過程三維建模圖
最后定義梳叉式橫移系統由液壓動力系統驅動反向移動，回到升降平臺上，以地面為基準，定義滑移運動副，驅動類型選用位移驅動，定義時間為24秒，步數為200，驅動函數為-100.0×time，如圖5所示。
圖5 梳叉式橫移系統復位過程三維建模圖
其整個運動過程如圖6所示。
圖6 梳叉式橫移系統運動過程
2.2 Ansys Workbench有限元分析
利用ANSYS對存車架進行瞬態分析，網格圖如圖7所示；得到存車架的總變形如圖8所示，其中最大總變形為5.3068mm；等效應力如圖9所示，最大等效應力為151.03MPa<345MPA；安全系數為1.66，如圖10所示；綜上述分析結果可知，存車架即經濟合計又安全可靠。
圖7 存車架網格圖
圖8 存車架最大變形圖
圖9 存車架最大等效應力圖
圖10 存車架安全系數圖
3 結論
本文通過對深井式立體車庫的深入研究，采用CAE技術確保了車庫運行的穩定性和可靠性。運用ADAMS軟件對主要存取車過程進行虛擬樣機分析，以確定存車架的時程載荷；再利用Ansys Workbench軟件對存車架進行瞬態分析，指出存車架的工況情況、總變形、等效應力、安全系數均符合設計要求，即保證安全存放車輛，又確保其經濟合理。
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本文標題：深井式地下車庫的存車架CAE分析
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