基于顯式動力學(xué)有限元分析的叉車護(hù)頂架安全性能研究.pdf

1、近年來，物流業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，促使了物流裝備業(yè)的快速發(fā)展。叉車作為物流業(yè)的常用裝備，經(jīng)常行駛于倉庫等容易出現(xiàn)物體意外跌落現(xiàn)象的場合，叉車安全性能的研究得到了越來越多人的關(guān)注。護(hù)頂架是叉車的重要防護(hù)機(jī)構(gòu)，有承受意外跌落物沖擊，保證駕駛員生命安全的重要作用。為了保障護(hù)頂架的安全性能，ISO6055:2004標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)車輛護(hù)頂架的技術(shù)要求和試驗方法》，明確規(guī)定了護(hù)頂架安全性試驗的方法和要求，護(hù)頂架安全性試驗主要包括動載試驗和沖擊下落試驗，屬于破

2、壞性試驗，可重復(fù)性低。把仿真分析方法應(yīng)用于護(hù)頂架安全性能分析中將會節(jié)省大量的人力、物力、財力。同時為了提高叉車的運(yùn)行效率，促進(jìn)節(jié)能減排，設(shè)計出安全可靠、結(jié)構(gòu)合理的護(hù)頂架是非常重要的。
　　本文的研究內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn):
　　(1)護(hù)頂架安全性試驗屬于非線性動力學(xué)問題，本文對國內(nèi)外相關(guān)研究內(nèi)容進(jìn)行了分析，總結(jié)出計算此類問題的重要方法—顯式動力學(xué)方法，并把顯式動力學(xué)方法與有限元分析相結(jié)合，應(yīng)用于護(hù)頂架安全性能的仿真分析。

3、　　(2)參照ISO6055:2004《工業(yè)車輛護(hù)頂架的技術(shù)要求和試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)的要求，搭建AHP352叉車護(hù)頂架安全性能試驗平臺;依據(jù)顯式動力學(xué)邊界條件的施加方法和參數(shù)控制的相關(guān)原理，建立護(hù)頂架安全性能分析的限元模型;通過仿真結(jié)果與試驗結(jié)果的對比，驗證仿真模型的可靠性;沖擊下落試驗仿真結(jié)果和試驗結(jié)果的相對誤差為14.7％，動載試驗仿真結(jié)果和試驗結(jié)果的相對誤差為19.8％。
　　(3)護(hù)頂架動載試驗屬于動點(diǎn)間歇性沖擊問題，10次沖

4、擊位置不同，且順次沖擊之間存在一定的時間間隔。本文研究了國內(nèi)外解決多次沖擊變形問題的常用方法:并型變形疊加法和串型變形累積法，并采用這兩種方法對護(hù)頂架動載試驗進(jìn)行顯式動力學(xué)有限元分析，結(jié)果表明:前者計算時間短，但結(jié)果誤差較大;后者結(jié)果精確度高，但由于多次沖擊導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變將會造成計算時間過長。
　　(4)本文依據(jù)顯式動力學(xué)分析中最小時間步長與網(wǎng)格最小尺寸成反比的特點(diǎn)，在并型變形疊加法和串型變形累積法的基礎(chǔ)上提出了一種基于網(wǎng)格重構(gòu)的

5、可控串型變形累積法，采用此方法對護(hù)頂架進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明:可控串型變形累積法在保證計算精度的基礎(chǔ)上，計算時間比串型變型累積法減少了74％。
　　(5)分析工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的優(yōu)化設(shè)計方法，結(jié)合護(hù)頂架安全性試驗和仿真分析后的變形特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)力學(xué)理論和工程經(jīng)驗，對護(hù)頂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部增強(qiáng)，局部增強(qiáng)后的護(hù)頂架最大變形了減少了44％，護(hù)頂架輕量化空間非常大。
　　(6)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP)和遺傳算法(GA)相結(jié)合的優(yōu)化方法，對局