基于VDI循環(huán)工況下的叉車關(guān)鍵部件疲勞優(yōu)化及試驗驗證.pdf

1、針對某型3.5t叉車貨叉架與貨叉在100萬疲勞試驗中斷裂以及某型1.4t倉儲叉車車架疲勞壽命過久的問題開展研究，在建立了貨叉架與貨叉以及初始倉儲叉車車架有限元模型的基礎(chǔ)上，分別采用拓撲優(yōu)化法、形狀優(yōu)化法以及降低部件厚度分別對貨叉架與貨叉以及初始倉儲叉車車架進行優(yōu)化，對優(yōu)化后的貨叉架與貨叉進行靜態(tài)分析與模態(tài)分析，以及對優(yōu)化前后的倉儲叉車車架進行靜態(tài)分析。再以靜態(tài)分析結(jié)果為基礎(chǔ)，以VDI(德國工程師協(xié)會)循環(huán)工況下測的載荷譜為依據(jù)，基于Mi

2、ner疲勞理論以及Goodman平均應(yīng)力修正法，對三者優(yōu)化前后的有限元模型進行疲勞壽命仿真分析，最后進行試驗驗證，本文主要研究內(nèi)容如下：
　　1）貨叉架、貨叉與倉儲叉車車架的優(yōu)化。在solidThinking Inspire軟件中建立貨叉架的初始模型，通過拓撲優(yōu)化，得到優(yōu)化后的貨叉架基礎(chǔ)模型，根據(jù)基礎(chǔ)模型，結(jié)合實際需要，在UG中得到重建后的貨叉架模型。在HyperMesh軟件的OptiStruct模塊下，在建立有限元模型的基礎(chǔ)上，

3、利用形狀優(yōu)化法對貨叉進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使其在質(zhì)量不增加的前提下提高疲勞壽命。在建立有限元模型的基礎(chǔ)上，對倉儲叉車車架的前后箱板以及兩側(cè)肋板進行輕量化優(yōu)化。
　　2）貨叉架及貨叉的模態(tài)分析。在HyperMesh軟件中對貨叉架及貨叉進行模態(tài)分析，設(shè)置參數(shù)取貨叉架及貨叉的前16階模態(tài)，得到其固有頻率及振型，以查看其是否與路面激勵及叉車的動力系統(tǒng)發(fā)生共振。
　　3）貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉儲叉車車架的靜態(tài)分析。在 HyperMesh

4、中對貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉儲叉車車架進行靜態(tài)強度分析，研究其靜態(tài)特性，明確其應(yīng)力分布，校核其強度，為疲勞壽命分析提供有限元結(jié)果。
　　4）貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉儲叉車車架的疲勞壽命分析。基于Miner疲勞累積損傷準(zhǔn)則，選取各部件材料相對應(yīng)的S-N曲線。使用VDI實際循環(huán)工況下測得的載荷譜，利用nCode Designlife軟件對貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉儲叉車車架進行疲勞壽命分析。
　　5）對優(yōu)化后的貨叉架、

5、貨叉以及倉儲叉車車架進行試驗驗證。以基于VDI實際循環(huán)工況下測得的載荷譜作為疲勞試驗機的輸入載荷譜，對優(yōu)化后的貨叉架、貨叉以及倉儲叉車車架進行疲勞試驗驗證。
　　通過對優(yōu)化后的貨叉架及貨叉進行試驗驗證，得到優(yōu)化后的貨叉架疲勞壽命為1139433次，是優(yōu)化前327778次的3.48倍，優(yōu)化后的貨叉疲勞壽命為1199153次，是優(yōu)優(yōu)化前637856次的1.88倍，說明優(yōu)化后的貨叉架與貨叉均滿足企業(yè)的100萬次疲勞要求。優(yōu)化后的倉儲叉車