摘要：随着中国城市化的发展，大量人口进入城市，导致城市人口急剧增加。此外，改革开放以来，中国的经济水平有了很大的提高，人民的生活质量也有了很大的提高。汽车自然进入人们的生活，成为人们出行的交通工具，从而加剧了我国城市停车难的问题。机械式停车设备具有空间利用率高、布局灵活、效率高、节能等优点，是解决停车问题的重要途径之一。因此，本文主要分析了机械式停车设备国内发展现状，有限元分析和有限元分析在机械停车设备中的应用。
关键词：有限元分析；机械停车设备；应用
1引言
进入21世纪，随着我国城市化进程的推进，城市人口逐渐增加，汽车数量也不断增加，城市人均面积不足，停车位建设相对滞后，导致城市停车难的问题。机动车数量呈高速增长趋势，相对而言，我国停车设备建设相对滞后。停车设备应用比较早的国家，停车位的数量已达到机动车数量的80%，与之相比，我国还存在很大差距，我国“车满为患”的问题日益突出。这些问题直接或间接地影响到城市的市容、城市居民的幸福感和投资环境，从而已经引起了社会各方人士的关注。
2机械式停车设备国内发展现状
经过二十多年的努力，我国的机械式停车设备行业有了很大的发展。在机械结构方面：采用了很多新材料、新的加工工艺，目前，国内多采用H型钢的钢架式结构，这样不仅便于安装维修而且具有良好的力学性能，又节约了成本。传动多采用内藏式，这样节约了空间，最大程度上挺高了空间利用率，而且对传动部件还有一定的保护作用，很大程度上提高了停车设备的寿命。在控制方面，多采用DSP和MPI技术，通过计算机对传感器、控制器等元件进行控制，从而实现对整个机械式停车设备的控制。在安全保护方面，采用比较前沿的技术，如各种传感器和各种安全装置对设备进行保护。目前，我国的机械式停车设备国产化程度已经达到半数以上。
3有限元分析
结构的离散化被科学界人士认为是有限元分析法的核心内容，是指把实物的真实结构假设性地离散成有限数量的小单元体，把这些小单元体组合起来就是上述实物的结构。真实结构的某些物理性能通过对这些离散的小单元体进行合理分析，最后得出的结果可以近似地作为真实结构经过分析而得出的结果。这种方法方便而有效地解决了工程中遇到的复杂而又繁琐的问题。
有限元分析法的近似性仅仅局限在相对其它解域而很小的子解域中，而其他类型的求解边界值问题与此方法完全不同。利用有限元方法对工程中的实际问题进行求解的常用步骤，分别是：
1.对工程问题和解域进行定义：针对工程中的实际问题求出与它近似的解域以及几何数学区域。
2.求解域离散化：实际上就是将所求问题的解域进行有限单元网格划分，所求结果的精确程度与网格划分的粗细程度有关，网格细又多则结果的精确程度越高。
3.确定变量和控制方式：对于具体的工程实际问题常用一组有变量限制条件的微分方程来表示，为了方便有限元求解，一般将此微分方程简化为泛函数。
4.单元推导：确定一个适合于建立数学函数的单位坐标系，从而建立所需函数进而构造出单元的推导表达式。为保证解的收敛性，推导公式要遵循一些约束条件。
5.方程组联立求解：在离散域内，将各单元方组通过函数关系组合成方程组，使其近似的解域满足离散域的要求。将各方程在相邻单位的小单元的结点处进行组合，也在这个结点处建立连续的状态变量。
6.组合方程组求解方法和结果阐述：应用有限元法最后得到组合方程组的求解方法通常采用直接求解法、选代求解法和随机求解法。
最后经过计算得出的结果是一个近似值，若跟实际情况相差太大，必须重复以上步骤继续进行计算。
4有限元分析在机械停车设备中的应用
4.1有限元在机械式停车设备钢框架结构分析
4.1.1钢框架结构稳定性类型
根据失稳的性质,钢框架结构稳定性问题分为三类：1.线性屈曲问题：当结构承受载荷达到某个值后，原来的平衡状态可能存在的同时，又出现了第二个平衡，因此又被称为分岔点失稳；2.极限点失稳问题：偏心受压构件的载荷—挠度曲线只有极值点，没有像线性屈曲那样出现分岔点，构件弯曲变形性质没有改变，故此失稳称为极值点失稳；3.跃越失稳问题：既没有极值点，也没有分岔点，当结构承受载荷达到极限值后，稳定平衡丧失后又跳跃到另一个稳定状态的失稳现象。
4.1.2 机械式停车设备钢框架结构稳定性的特点分析
钢架结构稳定性问题特点有多样性、整体性和相关性。加载在停车设备钢框架中的立柱载荷可简化成弯矩和轴心压力，其通常会出现弯曲失稳，常出现弯曲失稳、弯曲失稳、扭转失稳或弯扭复合失稳。加载在纵梁上的载荷与H型钢中心有一定的距离，因此纵梁会受到弯曲扭矩两种载荷，其失稳充分体现了稳定性中的相关性与多样性特点。停车设备钢框架结构是由一系列的型钢通过焊接和高强度螺栓连接成的，当一个部件不稳定时，连接其它部件的稳定性也会受到影响。
4.1.3 机械式停车设备整体稳定性分析(屈曲分析)
屈曲分析是一种应用于确定结构开始失稳时的屈曲模态形状和临界载荷的技术，ANSYS软件提供了非线性屈曲分析和线性屈曲分析两种分析方法。在实际结构的设计和估计中通常采用非线性屈曲分析，主要是它比线性屈曲分析更加精确。非线性屈曲分析属于非线性静力分析的一种，通过逐渐增加载荷来确定结构开始失稳时的临界载荷。由于使用了非线性技术，模型中就可以包括初始缺陷、塑性行为、间隙、大变形效应等特性。线性屈曲分析相当于弹性屈曲分析，线性屈曲分析产生的结果是十分保守的，不能应用于实际的工程分析。停车设备的钢框架结构属于空间结构框架，由停车设备稳定性的特点可知，为了分析其屈曲载荷，不能简化为平面构件或结构稳定问题。
4.2机械式停车设备升降台的有限元分析
基本假设：首先，结构的阴面和阳面因温度不同而产生的热应力忽略不计其次，其次，整体结构是完好无损的。最后升降台位于停车设备内部，风载、雪载和地震载对其的影响可忽略不计。
约束情况：由于只对升降台的最危险工况进行静力分析，所以限制升降台的所有自由度。
工况的划分：将车辆和进给机构停在升降台的一侧，将车辆和进给机构停在升降台的中间。
最后可以经过有限元分析，判断机械式停车设备升降台是否符合要求。
结语
随着我国的经济水平不断提高，汽车行业更是迅速，这样就使得私家车的数量与日俱增，从而引发的停车问题是很现实的一个问题。因此，我们更加需要运用有限元分析在机械停车设备，从而降低危险频率，节约了制造和材料成本，增强寿命，提高机械式停车设备的自动化程度，将更加前沿的控制技术应用到机械式停车设备中，从而缓解我国目前停车难的一大问题。
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