基于显式动力学有限元分析的叉车护顶架安全性能研究

发布时间：2016-06-15 05:38

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2非线性动力学数化计算方法

2.1非线性动力学数值计算基本方程

在建立弹塑性变形的数值计算方程时,对物体运动和变形有两种描述方法,一种是Lagrange描述，也称物质描述，以初始态图形为参考来描述。另一种是Euler描述，也称空间描述，它是以变形态困形为参考来描述，在固体为学中使用的主要是Lagrange物质描述。在弹性动为学问题的数值计算中，采用的是能够直接求＆知载荷与约宋条件下的结构变形、应力和应变的全增量法。全增量法以变形前的结构作为参考构形，变形后的结构及对应的应力、应变等是待求量，一般采用拉应力和Green应变的为学量，同时采用牛顿法、拟牛顿法等迭代方法。

2.2显示中心差分法

非线性动力分析程序在工程计算中，最大的困难就是用时过多。显式积分过程中，一般使用单点高斯积分的形式节约数据的存储量和运算的次数，减少单元计算的时间。单点高斯积分单元，使用最少积分点的单元。与单点高斯积分相对的积分方式是积分，全程全积分，全积分主要用于隐式算法中。全积分需要毎个单元毎次迭代多次本构关系，并且需要将各点的应变矩阵，计算量非常大。而单点高斯积分只需要计算一次本构关系，需要存储的应变矩阵化只有一组，大大简化了积分的过程。除了节省计算机的计算和存储时间，单点高斯积分还有利于大变形分析，但是单点高斯积分在计算时可能会出现零能量模式的变形，造成计算结果不精确。这种零能变形主要是指沙漏。沙漏模式是一种零能量的应变模式，导致一种虽然在数学上是稳定的，但是在物理上却无法实现的状态，这种状患没有状态，变形呈现锥齿形网格。

3护顶架冲击下落试验及仿其分析........17

3.1护顶架冲击下落试验标准要求及现场试验....17
3.2护顶架冲击下落试验仿真分析........19
3.3护顶架冲击下落试验及仿真结果分析.......29
3.4本章小结...32
4动点.33
4.1护顶架动载试验标准要求及现场试验.........33
4.2动点间歇性冲击变形累积计算方法........36
4.3护顶架动载试验仿真分析........38
4.4护顶架动载试验及仿真结果分析....41
4.5本章小结......43
5护顶架结构优化设计..........44
5.1护顶架安全性试验及仿真结果分析......44
5.2护顶架结构局部增强设计........46
5.3基于BP-GR方法的护顶架轻量化设计.......49
5.4本章小结......56

5护顶架结构优化设计

5.1护顶架安全性试验及仿美结果分析

传统结构优化设计自由度高，可以很方便的根据经验或是借鉴其他结构对目标结构进行创新化优化，在工程设计及优化过程中发挥着不可忽视的作用。但是根据经验设计出的工程结构，安全系数一般取的很高，得到的结果仅是可行方案，并不一定是最优。在计算机软件和硬件快速发展的同时，以数学为学方法为基础的结构优化内计的理论化有了较快的发展，从简单的尺寸优化，发展到形状优化、拓扑优化等；从单目标优化发展到＃目标优化；从确定性优化发展到不确定性优化，优化设计的复杂性逐渐提高。根据实际工程特点，通过对不同优化算法的改进、重組和综合，得到满足实际工捏结构要求的算法，是今后优化算法的主要发展方向。使用现代的结构优化方法对护顶架结构进行优化设计，使护顶架在满足强度和变形要求的同时，质量轻便美观，提高了叉车的整体工作效率，有利于节能减排。

5.2护顶架结物局部增强设计

样本数据的质量在一定程度上决定了神经网络棋型的正确性。训练样本数据过少或者是不具有代表化的时候，神经网络无法学习相应的映射规律；训练样本过多则会一方面会造成样本计算工作的繁琐，另外一方面可能会出现＂过适配＂现象，得出的神经网络模型应用在训练集外的新样本的时候可能会产生较大的预测误差。目前常用的选择训练样本的方法有正交试验设计法、均匀试验法和拉了超立方法等，本文采用正交试验法进行样本点的选取。正交试验法是处理多因素试验的科学试验方法，在能够代表全面试验的前提下，提高了整体效率本文利用＂正交表＂，合理安排试验，用这种方法只需做较少次数的试验便可判断出较优的条件。

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6总结与展望

物流业的快速发展，带动了与物流业相关的装备制造业的发展。叉车作为物流业的重要装备之一，越来越被人们所关注。叉车的工作环境复杂多样，保证叉车工作过程中的安全性能是所有问题中的重中之重。同时随着社会对叉车节能环保性能要求的日盜提高，如何设计出结构合理、质量轻的机械结构也是行业研究的重点。护顶架是叉车的重要保护装置，其安全性和结构优化是本文研究的主要内容。本文结合浙江省重大科技专项项目＂冷链物流用叉车的研发和产业化＂，针对当前叉车护顶架安全性试验中的动载试抱和冲击下落试验进行显式动为学有限元分析。主要包括显式动为学相关理论的研究；护顶架冲击下落试驗显式动为学有限元分析；护顶架动载试验动点间歇性变形计算方法的研究；基于经验和BP-GR设计方法的护顶架结构优化。

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参考文献（略）

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本文编号：57356