详情

原文传递基于显式动力学有限元分析的叉车护顶架安全性能研究

论文题名：	基于显式动力学有限元分析的叉车护顶架安全性能研究
关键词：	叉车;护顶架;安全性能;显式动力学
摘要：	近年来，物流业发展势头迅猛，促使了物流装备业的快速发展。叉车作为物流业的常用装备，经常行驶于仓库等容易出现物体意外跌落现象的场合，叉车安全性能的研究得到了越来越多人的关注。护顶架是叉车的重要防护机构，有承受意外跌落物冲击，保证驾驶员生命安全的重要作用。为了保障护顶架的安全性能，ISO6055:2004标准《工业车辆护顶架的技术要求和试验方法》，明确规定了护顶架安全性试验的方法和要求，护顶架安全性试验主要包括动载试验和冲击下落试验，属于破坏性试验，可重复性低。把仿真分析方法应用于护顶架安全性能分析中将会节省大量的人力、物力、财力。同时为了提高叉车的运行效率，促进节能减排，设计出安全可靠、结构合理的护顶架是非常重要的。　　本文的研究内容主要有以下几点: 　　(1)护顶架安全性试验属于非线性动力学问题，本文对国内外相关研究内容进行了分析，总结出计算此类问题的重要方法—显式动力学方法，并把显式动力学方法与有限元分析相结合，应用于护顶架安全性能的仿真分析。　　(2)参照ISO6055:2004《工业车辆护顶架的技术要求和试验方法》标准的要求，搭建AHP352叉车护顶架安全性能试验平台;依据显式动力学边界条件的施加方法和参数控制的相关原理，建立护顶架安全性能分析的限元模型;通过仿真结果与试验结果的对比，验证仿真模型的可靠性;冲击下落试验仿真结果和试验结果的相对误差为14.7％，动载试验仿真结果和试验结果的相对误差为19.8％。　　(3)护顶架动载试验属于动点间歇性冲击问题，10次冲击位置不同，且顺次冲击之间存在一定的时间间隔。本文研究了国内外解决多次冲击变形问题的常用方法:并型变形叠加法和串型变形累积法，并采用这两种方法对护顶架动载试验进行显式动力学有限元分析，结果表明:前者计算时间短，但结果误差较大;后者结果精确度高，但由于多次冲击导致的网格畸变将会造成计算时间过长。　　(4)本文依据显式动力学分析中最小时间步长与网格最小尺寸成反比的特点，在并型变形叠加法和串型变形累积法的基础上提出了一种基于网格重构的可控串型变形累积法，采用此方法对护顶架进行仿真分析，结果表明:可控串型变形累积法在保证计算精度的基础上，计算时间比串型变型累积法减少了74％。　　(5)分析工程结构设计中常用的优化设计方法，结合护顶架安全性试验和仿真分析后的变形特点，根据相关力学理论和工程经验，对护顶架结构进行局部增强，局部增强后的护顶架最大变形了减少了44％，护顶架轻量化空间非常大。　　(6)采用神经网络(BP)和遗传算法(GA)相结合的优化方法，对局部加强后的护顶架进行轻量化设计。建立相应的神经网络模型，并通过遗传算法寻优，得到在满足最大变形的约束条件下，使护顶架重量最小的最优尺寸。通过与仿真分析结果的对比，验证了神经网络模型的可靠性。轻量化后护顶架总体重量减少了38.8％。
作者：	贾亚萍
专业：	机械设计及理论
导师：	童水光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文