密集儲(chǔ)分一體貨架系統(tǒng)穩(wěn)定性及變形監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、當(dāng)今“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，異軍突起的電商物流在動(dòng)態(tài)性、作業(yè)規(guī)模及數(shù)據(jù)規(guī)模等方面均大大超過(guò)了傳統(tǒng)物流。面對(duì)物流量大幅度增加、倉(cāng)儲(chǔ)成本不斷上漲以及電商物流訂單的急劇增長(zhǎng)等情況，使得物流倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)面臨了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在此情況下，集成了貨架穿梭車技術(shù)與密集貨架技術(shù)的高效的倉(cāng)儲(chǔ)與分揀一體化系統(tǒng)-密集儲(chǔ)分一體化系統(tǒng)(DCASS)，成為當(dāng)前電商物流中心廣泛應(yīng)用的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，這拉動(dòng)了密集倉(cāng)儲(chǔ)貨架需求量的快速增長(zhǎng)。一般情況下，貨架具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在承載貨物時(shí)所

2、受外力與內(nèi)力會(huì)保持平衡。但是當(dāng)貨架自身結(jié)構(gòu)或構(gòu)件存在缺陷、貨物擺放布局不合理或者遭受偶然沖擊時(shí)，貨架將會(huì)屈曲變形并產(chǎn)生局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)或局部與整體的相關(guān)失穩(wěn)，以至于貨架幾何形狀發(fā)生劇變或者突然崩潰，完全喪失工作能力并最終形成倉(cāng)儲(chǔ)安全事故。因此，貨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題成為了熱點(diǎn)研究問(wèn)題。
　　本文以電商物流領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的DCASS貨架系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了構(gòu)件及其整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性理論分析;分別應(yīng)用Matlab及ANSYS對(duì)貨架系

3、統(tǒng)進(jìn)行了有限元仿真分析與比較，探索了貨架系統(tǒng)基于力學(xué)特性的穩(wěn)定性;應(yīng)用DCRP技術(shù)對(duì)貨架系統(tǒng)在多臺(tái)貨架穿梭車同時(shí)運(yùn)行的情況下進(jìn)行了瞬時(shí)動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)研究，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了校驗(yàn)并量測(cè)貨架系統(tǒng)的變形量。本文的主要工作及成果如下:
　　1、在對(duì)密集儲(chǔ)分一體化技術(shù)、貨架系統(tǒng)及其構(gòu)件的穩(wěn)定性及貨架瞬時(shí)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立DCASS貨架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其構(gòu)件及系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行了理論分析和研究;推

4、導(dǎo)驗(yàn)算了貨架的彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲及畸變屈曲的屈曲荷載計(jì)算方法，探究了貨架橫梁的整體穩(wěn)定性及彎扭屈曲臨界荷載的計(jì)算方法，探討了局部屈曲的有效寬度計(jì)算方法，并通過(guò)貨架立柱彈性變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了貨架構(gòu)件的彈性屈曲變形特征。
　　2、在分析貨架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性及失穩(wěn)形式的基礎(chǔ)上，基于靜力分析分別對(duì)貨架的對(duì)稱屈曲、反對(duì)稱屈曲及彈性屈曲進(jìn)行了研究;研究了貨架的基本自振周期及貨架穿梭車的動(dòng)力學(xué)特征，探究了基于貨架穿梭車運(yùn)行的DCAS

5、S貨架屈曲荷載的計(jì)算方法;最后通過(guò)貨架系統(tǒng)的震動(dòng)變形破壞實(shí)驗(yàn)，探討了鋼結(jié)構(gòu)貨架彈性屈曲變形到彈塑性直至塑性變形屈曲的機(jī)理及監(jiān)測(cè)方法，提出了預(yù)防貨架整體屈曲變形的措施。
　　3、在對(duì)有限元分析的原理進(jìn)行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)編制基于Matlab的單排DCASS貨架有限元程序，分析了貨架立柱及橫梁的剪力、彎矩及軸力的分布特征，探索了貨架系統(tǒng)構(gòu)件的剛度及強(qiáng)度薄弱部位;通過(guò)建立基于ANSYS的貨架三維立體有限元仿真模型，在多種荷載工況下對(duì)

6、系統(tǒng)的變形情況進(jìn)行有限元仿真分析，探索了貨架結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的屈曲穩(wěn)定特性;最后將Matlab運(yùn)行結(jié)果與ANSYS的仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從中發(fā)現(xiàn)貨架系統(tǒng)的薄弱部位，并提出了增強(qiáng)貨架穩(wěn)定性的建議。
　　4、基于系統(tǒng)變形、變形分析及變形監(jiān)測(cè)理論，對(duì)多元回歸分析模型、灰色系統(tǒng)模型及卡爾曼濾波模型等三種變形分析預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了應(yīng)用研究;基于普通數(shù)碼相機(jī)的畸變差校正模型、平面時(shí)間基線視差模型與空間時(shí)間基線視差模型，應(yīng)用DCRP技術(shù)對(duì)貨架穿梭車正

7、常作業(yè)狀態(tài)下的DCASS貨架系統(tǒng)進(jìn)行瞬時(shí)動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)攝影并運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件繪出貨架的荷載—變形曲線圖。通過(guò)監(jiān)測(cè)貨架的整體變形情況并量測(cè)其變形量，預(yù)警貨架的異常變形部位，為貨架系統(tǒng)的穩(wěn)定性校驗(yàn)及安全預(yù)警提供了參考依據(jù)。
　　本文通過(guò)對(duì)DCASS貨架系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論研究、仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，探索應(yīng)用DCRP技術(shù)對(duì)貨架系統(tǒng)進(jìn)行瞬時(shí)動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)，不僅可以保障倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)的安全，而且填補(bǔ)了貨架系統(tǒng)瞬時(shí)動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)的理論空白，還可以為某些極