剪叉式升降平台疲劳寿命仿真研究
发布时间：2021-10-08 10:32
剪叉式升降工作平台作为一种焊接而成的载人高空作业设备,其疲劳可靠性关系着操作人员的人身安全,在设计阶段需进行疲劳强度设计与疲劳寿命校核。但升降平台承力部件的载荷环境十分复杂,传统方法难以获取其疲劳寿命。基于此现状,本文在焊缝疲劳仿真理论基础之上,综合应用多体动力学建模仿真、部件坐标系下典型构件有限元建模、模态叠加等理论,形成针对含有大范围刚体运动焊接构件疲劳寿命预测的高效数值分析新算法,主要研究内容如下:（1）针对工程焊接结构的疲劳破坏问题,系统总结了焊接构件母材及焊缝疲劳强度的不同特点,以及疲劳仿真过程中随机疲劳载荷谱的转化处理方法。同时介绍了焊接结构与金属材料疲劳问题的异同点以及焊接结构疲劳分析理论。（2）为获得升降平台疲劳分析需要的疲劳载荷谱,建立了剪叉式升降平台的多体动力学模型,提取叉臂的铰链反力并进行坐标转换,将铰链反力映射到叉臂部件坐标系中,形成典型构件疲劳分析的疲劳载荷谱,以消除刚体运动对其疲劳分析有限元建模的不利影响。（3）建立基于部件坐标系的典型构件有限元模型,采用准静力法对带有焊缝的有限元模型进行疲劳寿命分析。即通过施加单位载荷并计算其应力分布,将该应力分布和对应疲...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２结构钢表而系数??除了材料表面粗糙度以外，表面喷丸引入残余压应力会抑制裂纹萌生，表面??渗碳或渗氮会提高材料表面强度，从而提高材料的疲劳性能
?第２章焊接构件疲劳仿真分析理论???强度并不能延长其疲劳寿命１５９］。??焊接接头微观表现为一复杂的复合结构，其材料性能在焊缝、热影响区、母??材交界处均有明显的差异，而且焊接接头处存在诸多焊接缺陷，使得该部位的应??力集中特别严重。试验数据表明，影响焊接接头疲劳可靠性的主要因素是结构细??节和应力水平。应力水平的影响主要体现在＆７＾曲线上，结构细节的影响导致应??力集中，需通过系数加以修正。??焊接接头的疲劳寿命与焊接结构细节有关，表现为不同形式的焊缝造成应力??集中情况的不同。根据焊缝与构件的相对位置，可分为对接焊缝和角焊缝；根据??焊缝载荷传递情况，可分为工作焊缝和联系焊缝。工作焊缝一旦破坏结构就会失??效，设计时必须对其进行强度校核和疲劳计算。由于剪叉式升降平台焊接结构中??主要存在角焊缝，故计算焊缝应力集中系数时主要针对角焊缝。??典型的角焊缝如图２－５所示，可细分为Ｔ型接头ａ和搭接接头ｂ。对于这两??种角焊缝，其焊缝与母材截面过渡急剧，在焊缝的焊趾和焊跟处存在较严重的应??力集中，故疲劳破坏主要发生在焊趾和焊跟处。??＿＿＾??Ｉ?＿?〇?ｙ??ｆ）?Ｐ?＼??ｖ??（ａ）?（ｂ）??图２－５典型角焊缝??Ｔ型接头焊趾处的应力集中可由式（２－１５）求得：??１??ｒ?３Ｉ２?１??１?ｆｃ＼ｓ?ｆ?１Ｘ２??Ｋ，＝＼?＋?０３５（ｌａｎｄＹ?１?＋?１．１?－?－?（２－１５）??焊跟处应力集中公式为：??ｃ＾（?ｔ?Ｖ??Ａ：，?＝?ｌ?＋?１．１５（ｔａｎ＾）?５?－?＇?－?（２－１６）??搭接焊接接头焊趾处应力集中系数：??１７??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接结构抗疲劳设计理论与方法[J]. 兆文忠,李向伟,董平沙. 焊接技术. 2017(08)
[2]剪叉式高空作业平台剪叉臂疲劳寿命分析及预测[J]. 潘权,张哲,贺尚红,刘国良. 食品与机械. 2017(05)
[3]Msc.Marc和Msc.Patran联合仿真内燃机连杆疲劳性能分析[J]. 郝彩哲,马岩,高亚男,孙剑波,贾志宁. 承德石油高等专科学校学报. 2016(06)
[4]焊缝建模参数对其疲劳寿命的影响研究[J]. 盛守增,张二江,王俊. 汽车零部件. 2016(05)
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[7]基于Monte Carlo模拟的概率疲劳S-N曲线修正[J]. 王起梁,赵永翔,叶小芬. 机车车辆工艺. 2015(03)
[8]应力比和残余应力对Ti-6Al-4V高周疲劳断裂模式的影响[J]. 李煜佳,轩福贞,涂善东. 机械工程学报. 2015(06)
[9]基于ESS法的重载货车焊缝疲劳仿真[J]. 李向伟. 大连交通大学学报. 2013(05)
[10]SF33900型矿用自卸车车架疲劳寿命分析[J]. 阳清泉,谷正气,米承继,陶坚,梁小波,彭国谱. 汽车工程. 2012(11)
博士论文
[1]D32平车刚柔系统动态响应及凹底架疲劳强度研究[D]. 谢云叶.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]基于模态应力恢复的汽车传动轴疲劳寿命预测与研究[D]. 范翰斌.东北大学 2014
[2]基于主S-N曲线法的典型钢桥焊接节点疲劳寿命评估[D]. 苏有华.兰州理工大学 2014
[3]高速动车组铝合金车体焊缝疲劳寿命预测[D]. 鞠盈子.大连交通大学 2013
[4]矿用自卸车转向机构优化设计与仿真研究[D]. 王志杰.华南理工大学 2013
[5]高速动车组转向架焊接构架的疲劳损伤机理及疲劳寿命评估[D]. 刘洪涛.大连交通大学 2010
[6]45号钢在不同应力比循环载荷下的微动疲劳特性[D]. 苏彬.浙江工业大学 2010
[7]CRH3型高速动车组转向架抗疲劳能力研究[D]. 杨爽.大连交通大学 2010
本文编号：3423986
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２结构钢表而系数??除了材料表面粗糙度以外，表面喷丸引入残余压应力会抑制裂纹萌生，表面??渗碳或渗氮会提高材料表面强度，从而提高材料的疲劳性能
?第２章焊接构件疲劳仿真分析理论???强度并不能延长其疲劳寿命１５９］。??焊接接头微观表现为一复杂的复合结构，其材料性能在焊缝、热影响区、母??材交界处均有明显的差异，而且焊接接头处存在诸多焊接缺陷，使得该部位的应??力集中特别严重。试验数据表明，影响焊接接头疲劳可靠性的主要因素是结构细??节和应力水平。应力水平的影响主要体现在＆７＾曲线上，结构细节的影响导致应??力集中，需通过系数加以修正。??焊接接头的疲劳寿命与焊接结构细节有关，表现为不同形式的焊缝造成应力??集中情况的不同。根据焊缝与构件的相对位置，可分为对接焊缝和角焊缝；根据??焊缝载荷传递情况，可分为工作焊缝和联系焊缝。工作焊缝一旦破坏结构就会失??效，设计时必须对其进行强度校核和疲劳计算。由于剪叉式升降平台焊接结构中??主要存在角焊缝，故计算焊缝应力集中系数时主要针对角焊缝。??典型的角焊缝如图２－５所示，可细分为Ｔ型接头ａ和搭接接头ｂ。对于这两??种角焊缝，其焊缝与母材截面过渡急剧，在焊缝的焊趾和焊跟处存在较严重的应??力集中，故疲劳破坏主要发生在焊趾和焊跟处。??＿＿＾??Ｉ?＿?〇?ｙ??ｆ）?Ｐ?＼??ｖ??（ａ）?（ｂ）??图２－５典型角焊缝??Ｔ型接头焊趾处的应力集中可由式（２－１５）求得：??１??ｒ?３Ｉ２?１??１?ｆｃ＼ｓ?ｆ?１Ｘ２??Ｋ，＝＼?＋?０３５（ｌａｎｄＹ?１?＋?１．１?－?－?（２－１５）??焊跟处应力集中公式为：??ｃ＾（?ｔ?Ｖ??Ａ：，?＝?ｌ?＋?１．１５（ｔａｎ＾）?５?－?＇?－?（２－１６）??搭接焊接接头焊趾处应力集中系数：??１７??
Ｕ－－－－１?Ｉ?Ｃ＾ＪＪｒ＾Ｌ??＃?Ｓ！－…－：－．４４?奸二口“狂??§?厂二：：竽??薩??３０?：；十卜．１?．．！．．．ｈ．．．．．．—??２。－——一一＋—－４ｔｈ??！?Ｉ?Ｍｌ?ｉ?Ｈｉ??，〇ｌ＿＿：?ｉ?Ｉ?！．．…＿＿１?：?ｉ?：?１：１１１?＿Ｉ?．．．Ｉ．—．ｉ．．ｌ?Ｌ．Ｉ．：＿＿：＿＾．ｉ；．ｌ??Ｉ０４?２?３?４?５?１０－＇?２?３?４?５?１０？?２?３?４?５?Ｉ０７?２?３?４?５?１０＞??Ｍ坏次数??图２＊６?ＢＳ７６０８标准中值Ｓ－ｙＶ曲线??表２－１?ＢＳ７６０８标准中值Ｓ－ｊＶ曲线数据??ａ??级别?Ｃ〇?ｍ?Ｃｉ??ｌｇ?Ｉｎ??Ｂ?２．３４３Ｘ１０１５?４．０?０．１８２１?０．４１９４?ｌ．ＯｌｘｌＯ１３??Ｃ?Ｉ．０８２ＸＩ０１４?３．５?０．２０４１?０．４７００?４．２３ｘｌ０１３??Ｄ?３．９８８Ｘ１０１２?３．０?０．２０９５?０．４８２４?１．５２ｘ１０１２??Ｅ?３．２８９Ｘ１０１２?３．０?０．２５０９?０．５７７７?１．０４Ｘ１０１２??Ｆ?１．７２６ｘｌ０１２?３．０?０．２１８３?０．５０２７?０．６３ｘｌ０１２??Ｆ２?Ｉ．２３１Ｘ１０１２?３．０?０．２２７９?０．５２４８?０．４３ｘｌ０１２??Ｇ?０．５６６Ｘ１０１２?３．０?０．１７９３?０．４１２９?０．２５ｘｌ０１２??Ｇ２?０．３９０Ｘ１０１２?３．０?０．１９５２?０．４４９５?０．１６ｘ１０１２??Ｗ１?０．２５Ｘ１０１２?３．０?０．２１４０?０．４９２８?０．９３ｘｌ〇＂??表中ｗＳＳ－ｉＶ曲线的反向斜率；Ｃ〇、Ｃ２为常数；
【参考文献】：
期刊论文
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[2]剪叉式高空作业平台剪叉臂疲劳寿命分析及预测[J]. 潘权,张哲,贺尚红,刘国良. 食品与机械. 2017(05)
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[8]应力比和残余应力对Ti-6Al-4V高周疲劳断裂模式的影响[J]. 李煜佳,轩福贞,涂善东. 机械工程学报. 2015(06)
[9]基于ESS法的重载货车焊缝疲劳仿真[J]. 李向伟. 大连交通大学学报. 2013(05)
[10]SF33900型矿用自卸车车架疲劳寿命分析[J]. 阳清泉,谷正气,米承继,陶坚,梁小波,彭国谱. 汽车工程. 2012(11)
博士论文
[1]D32平车刚柔系统动态响应及凹底架疲劳强度研究[D]. 谢云叶.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]基于模态应力恢复的汽车传动轴疲劳寿命预测与研究[D]. 范翰斌.东北大学 2014
[2]基于主S-N曲线法的典型钢桥焊接节点疲劳寿命评估[D]. 苏有华.兰州理工大学 2014
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[5]高速动车组转向架焊接构架的疲劳损伤机理及疲劳寿命评估[D]. 刘洪涛.大连交通大学 2010
[6]45号钢在不同应力比循环载荷下的微动疲劳特性[D]. 苏彬.浙江工业大学 2010
[7]CRH3型高速动车组转向架抗疲劳能力研究[D]. 杨爽.大连交通大学 2010
本文编号：3423986
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