详情

原文传递基于VDI循环工况下的叉车关键部件疲劳优化及试验验证

论文题名：	基于VDI循环工况下的叉车关键部件疲劳优化及试验验证
关键词：	叉车;疲劳优化;VDI循环工况;有限元模型
摘要：	针对某型3.5t叉车货叉架与货叉在100万疲劳试验中断裂以及某型1.4t仓储叉车车架疲劳寿命过久的问题开展研究，在建立了货叉架与货叉以及初始仓储叉车车架有限元模型的基础上，分别采用拓扑优化法、形状优化法以及降低部件厚度分别对货叉架与货叉以及初始仓储叉车车架进行优化，对优化后的货叉架与货叉进行静态分析与模态分析，以及对优化前后的仓储叉车车架进行静态分析。再以静态分析结果为基础，以VDI(德国工程师协会)循环工况下测的载荷谱为依据，基于Miner疲劳理论以及Goodman平均应力修正法，对三者优化前后的有限元模型进行疲劳寿命仿真分析，最后进行试验验证，本文主要研究内容如下：　　1）货叉架、货叉与仓储叉车车架的优化。在solidThinking Inspire软件中建立货叉架的初始模型，通过拓扑优化，得到优化后的货叉架基础模型，根据基础模型，结合实际需要，在UG中得到重建后的货叉架模型。在HyperMesh软件的OptiStruct模块下，在建立有限元模型的基础上，利用形状优化法对货叉进行结构优化，使其在质量不增加的前提下提高疲劳寿命。在建立有限元模型的基础上，对仓储叉车车架的前后箱板以及两侧肋板进行轻量化优化。　　2）货叉架及货叉的模态分析。在HyperMesh软件中对货叉架及货叉进行模态分析，设置参数取货叉架及货叉的前16阶模态，得到其固有频率及振型，以查看其是否与路面激励及叉车的动力系统发生共振。　　3）货叉架、货叉以及优化前后的仓储叉车车架的静态分析。在 HyperMesh中对货叉架、货叉以及优化前后的仓储叉车车架进行静态强度分析，研究其静态特性，明确其应力分布，校核其强度，为疲劳寿命分析提供有限元结果。　　4）货叉架、货叉以及优化前后的仓储叉车车架的疲劳寿命分析。基于Miner疲劳累积损伤准则，选取各部件材料相对应的S-N曲线。使用VDI实际循环工况下测得的载荷谱，利用nCode Designlife软件对货叉架、货叉以及优化前后的仓储叉车车架进行疲劳寿命分析。　　5）对优化后的货叉架、货叉以及仓储叉车车架进行试验验证。以基于VDI实际循环工况下测得的载荷谱作为疲劳试验机的输入载荷谱，对优化后的货叉架、货叉以及仓储叉车车架进行疲劳试验验证。　　通过对优化后的货叉架及货叉进行试验验证，得到优化后的货叉架疲劳寿命为1139433次，是优化前327778次的3.48倍，优化后的货叉疲劳寿命为1199153次，是优优化前637856次的1.88倍，说明优化后的货叉架与货叉均满足企业的100万次疲劳要求。优化后的仓储叉车车架在100万次疲劳试验结束时，经检查并未发现裂纹，说明优化后的仓储叉车车架满足企业疲劳要求，且使仓储叉车车架的质量减少了23.06kg，从而降低了产品成本。这种仿真与试验相结合的优化方法有效的缩短了产品的研发周期，提高了产品在激烈的市场环境下的竞争力，对其它车辆零部件的设计及优化具有一定的参考意义。
作者：	孟令利
专业：	车辆工程
导师：	刘显贵;毕成亚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	厦门理工学院
学位年度：	2016
正文语种：	中文