汽车起重机臂架结构可靠性分析及其设计方法研究

发布时间：2017-08-05 03:22

  本文关键词：汽车起重机臂架结构可靠性分析及其设计方法研究

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【摘要】：汽车起重机因机动性好、作业环境适应性强等特点在工程建设中得到广泛应用。由于起重机存在制造工艺和技术水平不足、现场施工条件不确定性等原因,会导致载荷、结构尺寸和材料属性等产生诸多不确定因素。而在当前的汽车起重机结构设计过程中,根据设计规范选取的计算工况没有考虑这些不确定因素,也就是说,在上述不确定因素作用下起重机结构不能完全保证其可靠性。起重臂作为主要承载部件,其结构失效是造成汽车起重机事故的最主要原因,产生的后果也较为严重。起重臂结构可靠性对整机性能有至关重要的影响,是整体设计中重点关注的问题之一。因此,对汽车起重机臂架结构进行可靠性分析,研究以可靠性为依据的结构设计方法具有重要意义。本课题依据国家自然科学基金项目(51275070)“基于非概率风险评估理论的特种设备设计方法研究”进行相应的研究工作。 概率可靠性模型分析中需要不确定参数的概率分布规律,适用于具有大量统计数据的随机变量,而对小样本参数分析中会有较大的误差。非概率可靠性理论对原始数据要求较低,仅需有不确定参数的界限而不要求其具体的分布形式,以结构性能的波动范围与要求的变化范围相比较来确定其可靠度,是小样本事件研究中常用的理论。本文考虑起升动载系数、钢丝绳偏摆角和板件厚度三个不确定变量,进行起重臂结构可靠性分析。其中板厚参数为符合正态分布的随机变量,用概率方法来描述；起升动载系数和钢丝绳偏摆角为已知变动界限的区间变量,用非概率区间模型来描述。将概率理论和非概率理论相结合,提出概率-非概率混合可靠性方法,计算结构的可靠度。 以六边形箱型伸缩臂为研究对象,根据结构失效准则,建立概率-非概率混合可靠性模型,分别计算起重臂结构强度、刚度、局部稳定型和整体稳定性的可靠度指标。根据结构失效机理,建立起重臂结构失效贝叶斯网络模型,通过网络推理求解,分析各失效原因组合下结构的可靠性,获得各失效原因和失效形式的重要度。根据重要度分配结构的可靠度,修正结构计算中的屈曲安全系数和强度安全系数,形成基于混合模型的起重机结构可靠性设计方法。 以某QYl5型汽车起重机为计算实例,对起重臂进行可靠性分析,计算结构的失效概率区间和各失效原因的重要度。根据重要度分配可靠度后,重新计算安全系数,屈曲安全系数为1.62,强度安全系数为1.28。算例验证了本文可靠性计算方法的可行性和有效性,为同类产品的可靠性设计提供参考。
【关键词】：起重臂 非概率可靠性 贝叶斯网络 可靠性设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.64
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外相关研究现状10-13
• 1.2.1 结构可靠性分析发展概况10-12
• 1.2.2 汽车起重机结构设计方法概述12-13
• 1.3 研究内容及技术路线13-15
• 2 概率-非概率混合可靠性理论15-24
• 2.1 结构随机可靠性方法15-16
• 2.2 基于区间分析的非概率可靠性方法16-21
• 2.2.1 区间运算规则17-18
• 2.2.2 非概率可靠性理论的定义18-19
• 2.2.3 非概率可靠性指标的计算19-21
• 2.3 概率-非概率混合可靠性模型21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 起重臂贝叶斯网络模型建立24-33
• 3.1 贝叶斯网络理论概述24-30
• 3.1.1 基本概念24-25
• 3.1.2 网络模型构建25-28
• 3.1.3 贝叶斯网络推理28-30
• 3.2 起重臂风险评估模型的建立30-32
• 3.2.1 汽车起重机起重臂事故分析30-31
• 3.2.2 起重臂结构失效贝叶斯网络模型建立31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 4 臂架结构可靠性分析与设计33-67
• 4.1 起重臂受力分析33-37
• 4.1.1 起重臂在变幅平面内的受力分析34-35
• 4.1.2 起重臂在回转平面内的受力分析35-37
• 4.2 强度可靠性分析37-41
• 4.2.1 危险截面强度分析37-40
• 4.2.2 强度可靠性模型40-41
• 4.3 刚度可靠性分析41-48
• 4.3.1 臂架挠度计算41-46
• 4.3.2 刚度可靠性模型46-48
• 4.4 局部稳定性可靠性分析48-51
• 4.4.1 腹板屈曲分析48-49
• 4.4.2 屈曲可靠性模型49-51
• 4.5 整体稳定性可靠性分析51-52
• 4.6 计算实例52-59
• 4.6.1 强度可靠性53-55
• 4.6.2 刚度可靠性55-57
• 4.6.3 屈曲可靠性57-58
• 4.6.4 整体稳定性可靠性58-59
• 4.7 基于贝叶斯网络的可靠性分析59-62
• 4.8 起重臂可靠性设计62-66
• 4.8.1 可靠性分配63
• 4.8.2 安全系数修正63-66
• 4.9 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：622999