本文關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車伸縮臂結(jié)構(gòu)性能分析

  更多相關(guān)文章： 伸縮臂結(jié)構(gòu) 接觸分析 自由度耦合 Rayleigh阻尼 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 疲勞分析

【摘要】：用于舉升檢修人員的伸縮臂是高空作業(yè)車的重要的構(gòu)件。伸縮臂的滑塊處同時(shí)受正壓力以及摩擦力作用,該處計(jì)算模型的簡(jiǎn)化合理與否直接影響其分析計(jì)算的準(zhǔn)確性。 接觸問(wèn)題屬于邊界非線性問(wèn)題,當(dāng)用有限元程序進(jìn)行接觸分析時(shí),計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng),收斂與否依賴于模型的復(fù)雜程度以及接觸剛度等因素。在有限元分析中,節(jié)點(diǎn)自由度耦合分析方法為線性分析,不存在收斂問(wèn)題。為了研究這兩種方法在高空作業(yè)車伸縮臂滑塊區(qū)域分析中的差異以及相互替代的條件,在有限元軟件ANSYS中分別建立了伸縮臂接觸模型和節(jié)點(diǎn)自由度耦合模型。分析結(jié)果表明：在模擬滑塊接觸時(shí),自由度耦合方法得到的結(jié)果接近于接觸模型；但在鉸接支座處由于這兩種模型差異較大,兩者計(jì)算結(jié)果相差很大。在此伸縮臂結(jié)構(gòu)分析中,雖然接觸模型中的接觸應(yīng)力隨載荷呈非線性變化,但兩種模型中結(jié)構(gòu)Von Mises等效應(yīng)力隨載荷均為線性變化,這是兩種模型在一定條件下可以相互替代的必要條件。 疲勞失效是結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)失效形式。當(dāng)伸縮臂在變幅、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí),會(huì)受到瞬態(tài)沖擊載荷作用,造成結(jié)構(gòu)振動(dòng),產(chǎn)生應(yīng)力幅和應(yīng)變幅,過(guò)大的應(yīng)力幅以及應(yīng)變幅會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞失效。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析時(shí),需要定義Rayleigh阻尼系數(shù),首先通過(guò)模態(tài)分析獲得需要的頻率范圍,據(jù)此計(jì)算出Rayleigh阻尼系數(shù),并探討了所選取的頻率范圍對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響。通過(guò)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,獲得結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的振動(dòng)響應(yīng),并以此作為載荷譜在疲勞分析軟件FE-SAFE中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。疲勞分析結(jié)果表明：不同的計(jì)算方法以及平均應(yīng)力修正方法得到的疲勞壽命相差很大,需要考慮公式的應(yīng)用情況進(jìn)行合理的選擇。通過(guò)研究阻尼比對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響,發(fā)現(xiàn)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下疲勞壽命與阻尼比呈線性變化。 一般結(jié)構(gòu)在加工制造過(guò)程中都會(huì)有一定的初始缺陷或者裂紋,這時(shí)在計(jì)算疲勞壽命時(shí)名義應(yīng)力法和局部應(yīng)力應(yīng)變法就不再適用。對(duì)于結(jié)構(gòu)有初始裂紋情況下的剩余壽命的計(jì)算一般應(yīng)用損傷容限法。通過(guò)查閱手冊(cè)以及相關(guān)資料,獲得應(yīng)力強(qiáng)度因子表達(dá)式以及斷裂韌度值,應(yīng)用帕里斯公式,對(duì)受交變載荷的伸縮臂的上蓋板進(jìn)行了有初始裂紋的剩余壽命的計(jì)算,同時(shí)討論了工作溫度對(duì)有初始裂紋情況下結(jié)構(gòu)剩余壽命的影響。
【關(guān)鍵詞】：伸縮臂結(jié)構(gòu) 接觸分析 自由度耦合 Rayleigh阻尼 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 疲勞分析
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH211.6
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 高空作業(yè)車概述11-13
• 1.1.1 引言11
• 1.1.2 高空作業(yè)車國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.1.3 高空作業(yè)車國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2 接觸分析研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 接觸分析概述13-14
• 1.2.2 接觸分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14
• 1.2.3 接觸分析在伸縮臂結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用14-15
• 1.3 疲勞分析研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 疲勞分析發(fā)展?fàn)顩r15-16
• 1.3.2 疲勞分析軟件16-17
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 基于有限元法的高空作業(yè)車伸縮臂接觸分析18-33
• 2.1 基于接觸對(duì)的伸縮臂接觸分析18-26
• 2.1.1 接觸問(wèn)題的赫茲解法介紹18-20
• 2.1.2 接觸問(wèn)題的有限元方法簡(jiǎn)介20-22
• 2.1.3 ANSYS接觸分析過(guò)程簡(jiǎn)介22-23
• 2.1.4 接觸模型的建立23-25
• 2.1.5 接觸分析結(jié)果25-26
• 2.2 基于節(jié)點(diǎn)自由度耦合的接觸分析26-29
• 2.2.1 節(jié)點(diǎn)自由度耦合簡(jiǎn)介26-27
• 2.2.2 節(jié)點(diǎn)自由度耦合模型的建立以及耦合區(qū)域的確定27-28
• 2.2.3 節(jié)點(diǎn)自由度耦合分析結(jié)果28-29
• 2.3 伸縮臂兩種接觸分析模型的比較29-30
• 2.4 結(jié)構(gòu)非線性探討30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 伸縮臂瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析33-48
• 3.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)介紹33-37
• 3.1.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)理論簡(jiǎn)介33-34
• 3.1.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)數(shù)值算法34-36
• 3.1.3 Rayleigh阻尼36-37
• 3.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模型的建立37-41
• 3.2.1 確定計(jì)算工況37-38
• 3.2.2 瞬態(tài)分析阻尼的選取38-39
• 3.2.3 瞬態(tài)分析有限元參數(shù)設(shè)置39-41
• 3.3 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果41-44
• 3.3.1 舉升啟動(dòng)沖擊下的瞬態(tài)分析結(jié)果41-42
• 3.3.2 舉升制動(dòng)沖擊下的瞬態(tài)分析結(jié)果42-43
• 3.3.3 回轉(zhuǎn)啟制動(dòng)沖擊下的瞬態(tài)分析結(jié)果43-44
• 3.4 阻尼系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 動(dòng)載作用下伸縮臂疲勞分析48-67
• 4.1 疲勞算法介紹48-52
• 4.1.1 單軸應(yīng)變疲勞壽命分析48-49
• 4.1.2 基于S-N曲線的疲勞壽命分析49-50
• 4.1.3 平均應(yīng)力對(duì)應(yīng)力應(yīng)變疲勞的修正50-51
• 4.1.4 多軸應(yīng)變疲勞壽命分析51-52
• 4.2 動(dòng)載作用下伸縮臂疲勞壽命52-60
• 4.2.1 確定計(jì)算工況及材料疲勞特性參數(shù)52-54
• 4.2.2 疲勞分析軟件FE-SAFE中模型設(shè)置54-55
• 4.2.3 二節(jié)臂伸出工況下疲勞分析結(jié)果55-56
• 4.2.4 伸縮臂舉升工況下疲勞分析結(jié)果56-59
• 4.2.5 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)工況下疲勞分析結(jié)果59
• 4.2.6 阻尼比對(duì)疲勞壽命的影響59-60
• 4.3 有初始裂紋情況下伸縮臂疲勞壽命研究60-66
• 4.3.1 損傷容限設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介60
• 4.3.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子、斷裂韌性和帕里斯公式60-64
• 4.3.3 剩余壽命估計(jì)64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：776465