基于VDI循環(huán)工況下的叉車(chē)關(guān)鍵部件疲勞優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、針對(duì)某型3.5t叉車(chē)貨叉架與貨叉在100萬(wàn)疲勞試驗(yàn)中斷裂以及某型1.4t倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架疲勞壽命過(guò)久的問(wèn)題開(kāi)展研究，在建立了貨叉架與貨叉以及初始倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架有限元模型的基礎(chǔ)上，分別采用拓?fù)鋬?yōu)化法、形狀優(yōu)化法以及降低部件厚度分別對(duì)貨叉架與貨叉以及初始倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)優(yōu)化后的貨叉架與貨叉進(jìn)行靜態(tài)分析與模態(tài)分析，以及對(duì)優(yōu)化前后的倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架進(jìn)行靜態(tài)分析。再以靜態(tài)分析結(jié)果為基礎(chǔ)，以VDI(德國(guó)工程師協(xié)會(huì))循環(huán)工況下測(cè)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(duì)三者優(yōu)化前后的有限元模型進(jìn)行疲勞壽命仿真分析，最后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1）貨叉架、貨叉與倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架的優(yōu)化。在solidThinking Inspire軟件中建立貨叉架的初始模型，通過(guò)拓?fù)鋬?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(shí)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(duì)貨叉進(jìn)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(duì)倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架的前后箱板以及兩側(cè)肋板進(jìn)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(duì)貨叉架及貨叉進(jìn)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(lì)及叉車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生共振。
　　3）貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架的靜態(tài)分析。在 HyperMesh

4、中對(duì)貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度分析，研究其靜態(tài)特性，明確其應(yīng)力分布，校核其強(qiáng)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(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架的疲勞壽命分析?；贛iner疲勞累積損傷準(zhǔn)則，選取各部件材料相對(duì)應(yīng)的S-N曲線(xiàn)。使用VDI實(shí)際循環(huán)工況下測(cè)得的載荷譜，利用nCode Designlife軟件對(duì)貨叉架、貨叉以及優(yōu)化前后的倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架進(jìn)行疲勞壽命分析。
　　5）對(duì)優(yōu)化后的貨叉架、

5、貨叉以及倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。以基于VDI實(shí)際循環(huán)工況下測(cè)得的載荷譜作為疲勞試驗(yàn)機(jī)的輸入載荷譜，對(duì)優(yōu)化后的貨叉架、貨叉以及倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)車(chē)架進(jìn)行疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　通過(guò)對(duì)優(yōu)化后的貨叉架及貨叉進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)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(shuō)明優(yōu)化后的貨叉架與貨叉均滿(mǎn)足企業(yè)的100萬(wàn)次疲勞要求。優(yōu)化后的倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)