叉车金属结构故障再现模拟技术

发布时间：2017-10-05 02:08

  本文关键词：叉车金属结构故障再现模拟技术

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【摘要】：叉车门架结构是叉车的主要工作装置，也是主要的承重机构，主要完成货物的叉取、搬运、升降等作业。为保障叉车工作安全，不允许其塑性变形和断裂。但是，由于叉车常常不停歇地工作，搬运货物升降极为频繁，路况条件复杂，很容易造成门架结构疲劳破坏，造成巨大的安全事故和经济损失。为保证结构和人员的安全，减少经济损失，有必要对叉车金属结构故障模拟诊断技术进行研究。 本文针对某型号叉车，首先应用软件UG、HyperMesh建立叉车门架系统的有限元模型，对其进行静力学分析，得出货叉拐角处所受应力最大，最有可能发生疲劳断裂，为后续故障模拟技术的研究提供对象。其次，对无裂纹和含不同深度裂纹的货叉分别进行模态分析和频响分析，研究裂纹深度对结构固有频率、振型和位移振动响应的影响，根据固有频率、振型和位移振动响应随裂纹深度的变化规律进行结构故障模拟诊断。最后基于断裂力学理论，应用1/4点位移法，找出一种计算货叉三维裂纹前缘应力强度因子的方法及途径，得到裂纹深度对应力强度因子的影响，并对货叉裂纹是否发生扩展进行判定。 研究结果表明，货叉产生裂纹及裂纹扩展过程中，，其固有频率、模态振型和位移振动响应都会发生变化，可以根据结构动态特性的变化对货叉进行故障模拟诊断。本文为结构的故障模拟诊断提供了方法与思路，具有一定的工程实用价值。
【关键词】：叉车 裂纹 故障模拟 有限元法 应力强度因子
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究背景和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.3 结构故障模拟诊断方法16-18
• 1.3.1 局部损伤识别方法16-18
• 1.3.2 全局损伤识别方法18
• 1.4 课题研究的主要内容18-20
• 第二章 叉车金属结构故障模拟的理论基础20-35
• 2.1 有限元法简介20-23
• 2.1.1 有限元法的基本思想20-21
• 2.1.2 有限元法的分析过程21-23
• 2.2 有限元单元理论23-29
• 2.2.1 壳单元理论23-25
• 2.2.2 体单元理论25-29
• 2.3 软件基础29-34
• 2.3.1 UG 软件29-30
• 2.3.2 HyperWorks 软件30-33
• 2.3.3 ABAQUS 软件33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 叉车门架结构静力学分析35-51
• 3.1 门架结构概述和受力分析35-38
• 3.1.1 门架结构的基本组成35-37
• 3.1.2 门架结构的受力分析37-38
• 3.2 门架结构几何模型的建立38-41
• 3.2.1 门架模型的简化处理38-39
• 3.2.2 建立门架结构几何模型39-41
• 3.3 门架结构有限元模型的建立41-47
• 3.3.1 薄壁结构中面抽取和几何清理41-43
• 3.3.2 模型网格划分43-45
• 3.3.3 网格质量检查45-46
• 3.3.4 赋予材料属性46
• 3.3.5 施加载荷和边界条件46-47
• 3.4 仿真分析与结果后处理47-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 含裂纹货叉的动态特性研究51-75
• 4.1 引言51
• 4.2 含裂纹货叉的模态分析51-58
• 4.2.1 模态分析基本理论51-53
• 4.2.2 不含裂纹货叉的模态分析53-55
• 4.2.3 含裂纹货叉的模态分析55-58
• 4.3 计算结果分析与比较58-64
• 4.3.1 裂纹深度对货叉固有频率的影响58-60
• 4.3.2 裂纹深度对货叉模态振型的影响60-64
• 4.4 含裂纹货叉的频率响应分析64-70
• 4.4.1 频率响应分析基本理论64-66
• 4.4.2 不含裂纹货叉的频率响应分析66-69
• 4.4.3 含裂纹货叉的频率响应分析69-70
• 4.5 计算结果分析与比较70-74
• 4.5.1 裂纹深度对位移峰值频率的影响70-71
• 4.5.2 裂纹深度对位移响应峰值的影响71-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 货叉三维裂纹应力强度因子有限元分析75-88
• 5.1 应力强度因子概述75-76
• 5.2 裂纹尖端的应力场与位移场76-80
• 5.3 1/4 点位移法80-82
• 5.4 货叉三维裂纹应力强度因子的计算82-87
• 5.4.1 几何模型、材料和截面属性创建82-83
• 5.4.2 定义三维裂纹83
• 5.4.3 网格划分83-84
• 5.4.4 载荷和边界条件定义、分析步和输出变量设置84
• 5.4.5 仿真分析与结果后处理84-87
• 5.5 本章小结87-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 6.1 研究内容总结88-89
• 6.2 研究展望89-90
• 参考文献90-93
• 致谢93-94
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 叶道军;;国内叉车的现状及发展趋势[J];工程建设与设计;2008年07期

2 姚振纲;;国内叉车市场现状及产品发展趋势分析[J];商业经济;2010年12期

3 岳海;RD_2车轴卸荷槽探伤裂纹的分析[J];铁道车辆;2002年06期

4 郑栋梁,李中付,华宏星;结构早期损伤识别技术的现状和发展趋势[J];振动与冲击;2002年02期

本文编号：974143