本文關鍵詞：高空作業(yè)車伸縮臂結構性能分析

  更多相關文章： 伸縮臂結構 接觸分析 自由度耦合 Rayleigh阻尼 瞬態(tài)動力學 疲勞分析

【摘要】：用于舉升檢修人員的伸縮臂是高空作業(yè)車的重要的構件。伸縮臂的滑塊處同時受正壓力以及摩擦力作用,該處計算模型的簡化合理與否直接影響其分析計算的準確性。 接觸問題屬于邊界非線性問題,當用有限元程序進行接觸分析時,計算時間較長,收斂與否依賴于模型的復雜程度以及接觸剛度等因素。在有限元分析中,節(jié)點自由度耦合分析方法為線性分析,不存在收斂問題。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)點自由度耦合模型。分析結果表明：在模擬滑塊接觸時,自由度耦合方法得到的結果接近于接觸模型；但在鉸接支座處由于這兩種模型差異較大,兩者計算結果相差很大。在此伸縮臂結構分析中,雖然接觸模型中的接觸應力隨載荷呈非線性變化,但兩種模型中結構Von Mises等效應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。 疲勞失效是結構的常見失效形式。當伸縮臂在變幅、回轉機構啟動或制動時,會受到瞬態(tài)沖擊載荷作用,造成結構振動,產(chǎn)生應力幅和應變幅,過大的應力幅以及應變幅會導致結構疲勞失效。對結構進行瞬態(tài)動力學分析時,需要定義Rayleigh阻尼系數(shù),首先通過模態(tài)分析獲得需要的頻率范圍,據(jù)此計算出Rayleigh阻尼系數(shù),并探討了所選取的頻率范圍對結構振動的影響。通過瞬態(tài)動力學分析,獲得結構在沖擊載荷作用下的振動響應,并以此作為載荷譜在疲勞分析軟件FE-SAFE中對結構進行疲勞壽命計算。疲勞分析結果表明：不同的計算方法以及平均應力修正方法得到的疲勞壽命相差很大,需要考慮公式的應用情況進行合理的選擇。通過研究阻尼比對結構疲勞壽命的影響,發(fā)現(xiàn)在對數(shù)坐標系下疲勞壽命與阻尼比呈線性變化。 一般結構在加工制造過程中都會有一定的初始缺陷或者裂紋,這時在計算疲勞壽命時名義應力法和局部應力應變法就不再適用。對于結構有初始裂紋情況下的剩余壽命的計算一般應用損傷容限法。通過查閱手冊以及相關資料,獲得應力強度因子表達式以及斷裂韌度值,應用帕里斯公式,對受交變載荷的伸縮臂的上蓋板進行了有初始裂紋的剩余壽命的計算,同時討論了工作溫度對有初始裂紋情況下結構剩余壽命的影響。
【關鍵詞】：伸縮臂結構 接觸分析 自由度耦合 Rayleigh阻尼 瞬態(tài)動力學 疲勞分析
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：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)車國外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.1.3 高空作業(yè)車國內發(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 接觸分析國內外研究現(xiàn)狀14
• 1.2.3 接觸分析在伸縮臂結構分析中的應用14-15
• 1.3 疲勞分析研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 疲勞分析發(fā)展狀況15-16
• 1.3.2 疲勞分析軟件16-17
• 1.4 論文研究的主要內容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 基于接觸對的伸縮臂接觸分析18-26
• 2.1.1 接觸問題的赫茲解法介紹18-20
• 2.1.2 接觸問題的有限元方法簡介20-22
• 2.1.3 ANSYS接觸分析過程簡介22-23
• 2.1.4 接觸模型的建立23-25
• 2.1.5 接觸分析結果25-26
• 2.2 基于節(jié)點自由度耦合的接觸分析26-29
• 2.2.1 節(jié)點自由度耦合簡介26-27
• 2.2.2 節(jié)點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)點自由度耦合分析結果28-29
• 2.3 伸縮臂兩種接觸分析模型的比較29-30
• 2.4 結構非線性探討30-31
• 2.5 本章小結31-33
• 第3章 伸縮臂瞬態(tài)動力學分析33-48
• 3.1 瞬態(tài)動力學介紹33-37
• 3.1.1 瞬態(tài)動力學理論簡介33-34
• 3.1.2 瞬態(tài)動力學數(shù)值算法34-36
• 3.1.3 Rayleigh阻尼36-37
• 3.2 瞬態(tài)動力學模型的建立37-41
• 3.2.1 確定計算工況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)設置39-41
• 3.3 瞬態(tài)動力學分析結果41-44
• 3.3.1 舉升啟動沖擊下的瞬態(tài)分析結果41-42
• 3.3.2 舉升制動沖擊下的瞬態(tài)分析結果42-43
• 3.3.3 回轉啟制動沖擊下的瞬態(tài)分析結果43-44
• 3.4 阻尼系數(shù)對結構振動的影響44-47
• 3.5 本章小結47-48
• 第4章 動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 平均應力對應力應變疲勞的修正50-51
• 4.1.4 多軸應變疲勞壽命分析51-52
• 4.2 動載作用下伸縮臂疲勞壽命52-60
• 4.2.1 確定計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中模型設置54-55
• 4.2.3 二節(jié)臂伸出工況下疲勞分析結果55-56
• 4.2.4 伸縮臂舉升工況下疲勞分析結果56-59
• 4.2.5 轉臺回轉工況下疲勞分析結果59
• 4.2.6 阻尼比對疲勞壽命的影響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 損傷容限設計簡介60
• 4.3.2 應力強度因子、斷裂韌性和帕里斯公式60-64
• 4.3.3 剩余壽命估計64-66
• 4.4 本章小結66-67
• 總結與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳萬吉;用有限元混合法分析彈性接觸問題[J];大連工學院學報;1979年02期

2 紀愛敏 ,彭鐸,劉木南,羅衍領,張培強;QY25K型汽車起重機伸縮吊臂的有限元分析[J];工程機械;2003年01期

3 紀愛敏;彭鐸;劉木南;;三種工況下大型吊臂的有限元分析[J];工程機械;2006年02期

4 王福軍,程建鋼,姚振漢,黃存軍,寇哲軍;結構碰撞數(shù)值模擬的一類接觸算法[J];工程力學;2002年01期

5 喻葭臨;于玉貞;張丙印;呂禾;;基于擴展有限元方法的界面接觸算法[J];工程力學;2011年04期

6 胡哲;宋顯輝;;振動法測量材料彈性模量與阻尼比[J];固體力學學報;2008年S1期

7 劉磊;;單主梁門式起重機動態(tài)特性[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2013年04期

8 陳國慶,陳萬吉,馮恩民;三維接觸問題的非線性互補原理及算法[J];中國科學(A輯 數(shù)學 物理學 天文學 技術科學);1995年11期

9 鐘萬勰;彈性接觸問題的變分原理及參數(shù)二次規(guī)劃求解[J];計算結構力學及其應用;1985年02期

10 王德鐸;張艷平;閆軍;孫啟國;;多體結構瑞利阻尼系數(shù)的確定[J];機械設計與制造;2010年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳景杰;含裂紋損傷船體結構強度分析方法研究[D];大連理工大學;2011年

，

本文編號：776465