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两相材料消防云梯车梯架系统的设计分析研究
| 论文题名： | 两相材料消防云梯车梯架系统的设计分析研究 |
| 关键词： | 两相材料;云梯消防车;臂架结构;有限元分析;模态试验 |
| 摘要： | 云梯消防车中被公认的最重要的部分就是梯架伸缩结构。消防和救援能力是云梯车的性能高低非常直观的标志，臂架结构的设计优化和制造水平，决定了云梯车的产品高新科技含量，还有产品所反映的设计人员技术水平。同时，科技日新月异，单一的金属，非金属或有机高分子材料已经无法满足人类对材料的高要求，由多功能材料组成的复合材料，逐渐占据了工程实施的主导地位。碳纤维作为一种新兴的材料，在国内外研究中已经取得了长足的进展，其和多种其他材料结合的案例，均表现出了对材料结构较好的性能提高作用，而碳纤维本身也有很好的强度、弹性模量、耐腐蚀等好的特性，同时碳纤维和其他材料结合时，也需要更高的施工要求。要同时具备这些条件，需要很高的制备工艺技术。 本论文以云梯消防车的臂架结构的优化设计和性能提升作为目标。首先探讨了一种预应力碳纤维有限元仿真方法，在材料参数设置、预应力等效施加、材料厚度对仿真效果的影响等方面，进行有限元仿真，并且检验碳纤维加固法对悬臂梁结构的静力学和模态特性上的优化效果，为实际实施效果提供理论基础，结果表明此种优化方案在悬臂梁结构上能有效的提高其强度和刚度。结合云梯车的工况，运用预应力碳纤维技术进行优化，对梯架结构进行静力学分析和模态分析，模拟臂架在外载荷施加下的静力学情况，以及在模态特性上体现出来的模态特性表现，优化之后，臂架结构在静力学特性上，整体的强度得到了提升，在模态特性上，系统表现出的刚度和得到了加强。并对碳纤维加固钢梁的方案做实际模态试验，通过模态试验的方法，进一步比对，以期得出梯架结构设计方案的有效性和可行性，来证明数值仿真和实际测得的振型一致，而在模态频率上存在一定的差距，两者在竖直方向前两阶模态吻合良好，说明数值仿真计算能准确地完成系统的前两阶自由模态分析。 |
| 作者： | 黄清华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄其柏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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