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高空作业车伸缩臂结构性能分析.pdf 66页

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西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下: 1.研究了伸缩臂接触模型和自由度耦合模型之间的替代规律以及替代的必要条 件,得出影响模型替代精度的重要因素是接触区域的相对滑动。如果接触区域无相对 滑动,则两者计算结果相近;如果有相对滑动,节点自由度耦合模型分析结果近似等 于在较大摩擦系数下的接触模型。两种模型中结构VonMises等效应力随载荷均为线性 变化,这是两种模型在一定条件下可以相互替代的必要条件。 2.提出了一种寻找节点耦合区域的方法,自由度耦合模型中的耦合节点不能随意 确定,需要依靠多次重分析和试算来获得。 3.分析了伸缩臂结构在动载荷下的疲劳寿命,以及有初始裂纹时结构剩余寿命的 计算,并探讨了阻尼对疲劳寿命的影响。 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均己在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名:寺船 I、旷 日期hl 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页 摘 要 用于举升检修人员的伸缩臂是高空作业车的重要的构件。伸缩臂的滑块处同时受 『F压力以及摩擦力作用,该处计算模型的简化合理与否直接影响其分析计算的准确性。 接触问题属于边界非线性问题,当用有限元程序进行接触分析时,计算时间较长, 收敛与否依赖于模型的复杂程度以及接触刚度等因素。在有限元分析中,节点自由度 耦合分析方法为线性分析,不存在收敛问题。为了研究这两种方法在高空作业车伸缩 臂滑块区域分析中的差异以及相互替代的条件,在有限元软件ANSYS中分别建立了伸 缩臂接触模型和节点自由度耦合模型。分析结果表明:在模拟滑块接触时,自由度耦 合方法得到的结果接近于接触模型;但在铰接支座处由于这两种模型差异较大,两者 计算结果相差很大。在此伸缩臂结构分析中,虽然接触模型中的接触应力随载荷呈非 线性变化,但两种模型中结构VonMises等效应力随载荷均为线性变化,这是两种模型 在一定条件下可以相互替代的必要条件。 疲劳失效是结构的常见失效形式。当伸缩臂在变幅、回转机构启动或制动时,会 受到瞬态冲击载荷作用,造成结构振动,产生应力幅和应变幅,过大的应力幅以及应 变幅会导致结构疲劳失效。对结构进行瞬态动力学分析时,需要定义Rayleigh阻尼系 数,首先通过模态分析获得需要的频率范围,据此计算出Rayleigh阻尼系数,并探讨 了所选取的频率范围对结构振动的影响。通过瞬态动力学分析,获得结构在冲击载荷 作用下的振动响应,并以此作为载荷谱在疲劳分析软件FE.SAFE中对结构进行疲劳寿 命计算。疲劳分析结果表明:不同的计算方法以及平均应力修正方法得到的疲劳寿命 相差很大,需要考虑公式的应用情况进行合理的选择。通过研究阻尼比对结构疲劳寿 命的影响,发现在对数坐标系下疲劳寿命与阻尼比呈线性变化。 一般结构在加工制造过程中都会有一定的初始缺陷或者裂纹,这时在计算疲劳寿 命时名义应力法和局部应力应变法就不再适用。对于结构有初始裂纹情况下的剩余寿 命的计算一般应用损伤容限法。通过查阅手册以及相关资料,获得应力强度因子表达 式以及断裂韧度值,应用帕里斯公式,对受交变载荷的伸缩臂的上盖板进行了有初始 裂纹的剩余寿命的计算,同时讨论了工作温度对有初始裂纹情况下结构剩余寿命的影 响。 关键词:伸缩臂结构;接触分析;自由度耦合;Rayleigh阻尼;瞬态动力学;疲劳分析 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1I页 Abstract The boomofaerialwork trucksis

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