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自动扶梯的桁架结构起到支撑扶梯构件自重和外加荷载的作用。为了扶梯运转的安全稳定,采用过大规格型钢生产自动扶梯的桁架结构,使桁架的强度和刚度裕量过大,会带来钢材的大量损耗。随着数目增多,自动扶梯桁架的材料消耗问题日益突出。本文使用ANSYS软件来分析自动扶梯桁架结构,开展桁架的优化设计,为桁架的绿色制造、节材设计奠定基础。首先,结合桁架结构特点,利用ANSYS构建扶梯桁架中间段结构的有限元模型,根据现有扶梯桁架的实际载荷和几何参数,对桁架的受力状态、强度、刚度进行了分析,分析结果表明,现有桁架结构设计裕量过大,尚有很大的节材空间。通过静力学分析,揭示了桁架应力应变之间的本构关系,为桁架结构部分节材设计提供理论依据。接着,在扶梯桁架结构设计中引入了预应力技术。对桁架的应力应变关系进行分析与综合。即:在规定的荷载下求解桁架挠度及应力,分析各组实验数据后得出最佳拉力值;通过改变桁架结构,增加腹杆长度使扶梯桁架在制造后就产生内部初始应力,在规定的荷载下分析扶梯桁架结构的挠度,并加以有效控制。最后,对单边扶梯桁架结构进行最优化分析,以单边扶梯桁架结构的钢材体积为目标函数,在桁架结构最大位移与最大应力范围内,求解出扶梯桁架结构各梁杆的截面参数的最优化值。使用与该值最大近似的标准型钢规格更新桁架模型,验证分析得桁架仍然具有足够的安全系数。主要研究结论如下:(1)原扶梯桁架采用的型钢规格过大。将原扶梯桁架结构杆件更换为规格较小的型钢后,其强度和刚度仍能满足规范要求;分析扶梯桁架结构上下弦杆内应力情况得:减小下弦杆型钢规格,可进一步减少钢材消耗。(2)在自动扶梯的桁架制造或安装过程中引入预应力技术,扶梯桁架结构挠度能有效控制,内部应力状态更为理想。施加预应力的扶梯桁架可减小梁杆截面参数,节约钢材。(3)运用ANSYS结构有限元高级分析方法对自动扶梯桁架结构进行最优化分析。参考最优化梁杆截面参数更新桁架模型,经验证优化后桁架强度刚度满足要求,而且大幅降低扶梯桁架的钢材使用量。