基于顯式動力學有限元分析的叉車護頂架安全性能研究.pdf

1、近年來，物流業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，促使了物流裝備業(yè)的快速發(fā)展。叉車作為物流業(yè)的常用裝備，經常行駛于倉庫等容易出現(xiàn)物體意外跌落現(xiàn)象的場合，叉車安全性能的研究得到了越來越多人的關注。護頂架是叉車的重要防護機構，有承受意外跌落物沖擊，保證駕駛員生命安全的重要作用。為了保障護頂架的安全性能，ISO6055:2004標準《工業(yè)車輛護頂架的技術要求和試驗方法》，明確規(guī)定了護頂架安全性試驗的方法和要求，護頂架安全性試驗主要包括動載試驗和沖擊下落試驗，屬于破

2、壞性試驗，可重復性低。把仿真分析方法應用于護頂架安全性能分析中將會節(jié)省大量的人力、物力、財力。同時為了提高叉車的運行效率，促進節(jié)能減排，設計出安全可靠、結構合理的護頂架是非常重要的。
　　本文的研究內容主要有以下幾點:
　　(1)護頂架安全性試驗屬于非線性動力學問題，本文對國內外相關研究內容進行了分析，總結出計算此類問題的重要方法—顯式動力學方法，并把顯式動力學方法與有限元分析相結合，應用于護頂架安全性能的仿真分析。

3、　　(2)參照ISO6055:2004《工業(yè)車輛護頂架的技術要求和試驗方法》標準的要求，搭建AHP352叉車護頂架安全性能試驗平臺;依據(jù)顯式動力學邊界條件的施加方法和參數(shù)控制的相關原理，建立護頂架安全性能分析的限元模型;通過仿真結果與試驗結果的對比，驗證仿真模型的可靠性;沖擊下落試驗仿真結果和試驗結果的相對誤差為14.7％，動載試驗仿真結果和試驗結果的相對誤差為19.8％。
　　(3)護頂架動載試驗屬于動點間歇性沖擊問題，10次沖

4、擊位置不同，且順次沖擊之間存在一定的時間間隔。本文研究了國內外解決多次沖擊變形問題的常用方法:并型變形疊加法和串型變形累積法，并采用這兩種方法對護頂架動載試驗進行顯式動力學有限元分析，結果表明:前者計算時間短，但結果誤差較大;后者結果精確度高，但由于多次沖擊導致的網格畸變將會造成計算時間過長。
　　(4)本文依據(jù)顯式動力學分析中最小時間步長與網格最小尺寸成反比的特點，在并型變形疊加法和串型變形累積法的基礎上提出了一種基于網格重構的

5、可控串型變形累積法，采用此方法對護頂架進行仿真分析，結果表明:可控串型變形累積法在保證計算精度的基礎上，計算時間比串型變型累積法減少了74％。
　　(5)分析工程結構設計中常用的優(yōu)化設計方法，結合護頂架安全性試驗和仿真分析后的變形特點，根據(jù)相關力學理論和工程經驗，對護頂架結構進行局部增強，局部增強后的護頂架最大變形了減少了44％，護頂架輕量化空間非常大。
　　(6)采用神經網絡(BP)和遺傳算法(GA)相結合的優(yōu)化方法，對局