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在现代物流设备中，各种形式的货架是一个重要的组成部分。伴随着机械、电子、信息等技术的发展，货架从最初单纯提供货物存储功能的简单机械结构向高层、全自动化和辅助信息管理的复杂系统发展，以往货架的设计大都采用手工计算的方式，对货架结构的整体或者其中关键部件进行力学分析。但是，这种方法不但计算精度较低，而且难以适应货架结构且日益复杂化和多样化的趋势。使用有限元分析对货架结构进行分析时，首先要建立正确的结构模型。结构模型的建立是一个由实际结构抽象为参数化的计算模型、由计算模型简化为有限元分析模型的过程，主要涉及到结构的简化、单元类型的选取和链接方式的处理等内容。

我们以组装横梁式货架为列，结构上可以将其分为立柱框架组件、横梁组件、背部加强区组件、水平加强区组件、龙门梁组件和天地轨及其支撑组件等部分。其中立柱框架和横梁式主要的承载组件；背部加强、水平加强与龙门梁组件是结构的主要支撑，对结构的稳定性由重要的影响；而天地轨组件只具由定位和导向功能，即使计及堆垛机工作时对其的冲击力也可以通过转化的方法直接作用于横梁、立柱组件上。因此，在建立结构模型时可以将天地轨组件省略不计。

结构简化后，货架有限元分析模型可以按照自然网格来划分。在建模过程中做下处理：横梁与立柱的连接大都是采用三爪或多爪连接的方式（图4），自然交点很可能多于一个，但是两爪之间的距离远远小于货架整体尺寸，在建模时取为一个节点；横梁或立柱与拉杆的连接大都采用搭接板焊接或柳接的方式（图4）其交点也不重合，但在横型里按照同一个节点处理。按此方法建立的结构模型（图3）。

按照此种简化方法建立的计算模型，在某种程度上增加了整体结构抵抗变形的能力，使得最终的计算结构偏安全。但从工程精度要求和可操作性的角度考虑，这种简化方法是可以接受的。

至于模型单元类型的选择，会随着有限元系统的不同而有所改变。

2节点的处理

整体模型建立后需要完善的另一部分内容就是节点连接方式的处理，这又分为两类情况。其一货架结构与地面连接节点（地基节点），既地基模型的选择；其二就是货架结构上梁与柱的连接节点（自然节点）。

2.1地基节点

目前，货架设计中采用的地基模型主要有两种：其中是刚性地基模型，既认为地基在货架及荷载的共同作用下，不发生弹性变形；其二是弹性地基模型，既认为地基在荷载的作用下会发生一定的基础变形（弹性沉陷），并且沉陷量对于货架结构的影响不可忽略。

一般工程项目，其地基设计都是在货架够确定之后开始的，且设计中必须保证货架结构的沉陷量和倾斜角度在允许范围内。同时由于地基形式和土层形式的多样性，按照弹性地基模型计算时，有一个很大的问题就是模型应该怎么建立以及其具体尺寸应该怎么确定。若是要使用弹性地基模型，就必须事先确定地基的形式和建筑结构的沉陷曲线，这显然在工程上难以实现。可以说，弹性地基模型的不确定性大大限制了其可行性和使用范围。

对于处于弹性阶段的梁，在相同的应力作用下，上层建筑的变形要比下层地基的变形小得多。所以在考虑地基沉陷问题时，可以认为货架作为一个整体沉陷，不需要分析由于货架自身的变形所引起的不均匀沉陷。

即使考虑地基沉陷对于货架结构的影响，这种影响仍然很小，对于10层结构，其影响（应力）小于10%。综上所述，在建立货架有限元分析模型时，完全可以不考虑地基沉陷的影响，既按照刚性地基模型把地基节点作为刚性节点来处理。

2.2自然节点

在传统的钢结构分析和设计中，一般都假定梁和柱的连接是完全刚接或者理想铰接。完全刚接意味着相邻杠件间的斜率完全是连续的，当框架发生变形时，梁柱之间没有相对转动，两者之间的夹角保持不变；而理想铰接则以为着梁的特性像一个简支构件，梁和柱之间不能传递弯矩，将独立地发生转动。

在很多货架结构中，梁和柱之间采用一种特殊的插拔式连接方式，横梁通过三爪或者多爪挂片嵌入到立柱孔中（见图）。这种连接方式一方面难以保证梁和柱之间的夹角不变。二者之间会产生一个微小的转动；另一方面又要求横梁端点可以传递横梁上的载荷对立柱的弯矩作用。由此可见，梁和柱的连接不是简单的完全刚性或者理想的铰接，而是一种半刚性的连接方式。

综上所述，在建立货架有限元分析模型时，可以将横梁与立柱的连接简化为铰接形式，多个实例也证明了这样简化后的精确度是可以保证的。

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