典型游樂設施復雜工況下風險評估及故障預防研究.pdf

1、游樂設施作為承載游客游樂的載體，其運行關系到游客的生命和安全。目前游樂設施產品正向更快、更高、更復雜的方向發(fā)展，而國內外游樂設施的科研相對滯后，必須提高游樂設施的安全技術水平。本文以典型游樂設施—大擺錘為研究對象，結合知識工程等理論，從動力學仿真、有限元建模、實際工況參數(shù)測試，具體案例分析等角度系統(tǒng)研究了大擺錘的失效模式，實現(xiàn)了失效知識庫的建立。研究了大擺錘的風險評估方法，實現(xiàn)了失效知識的應用。通過實例驗證了該策略的實效性，具有重要的理

2、論意義和應用價值
　　 (1)基于虛擬樣機技術的大擺錘動力學仿真
　　 在分析大擺錘拓撲結構的基礎上，利用虛擬樣機技術對大擺錘進行了建模。充分考慮了大擺錘設備運行中的各種工況及各種載荷情況，包括活載荷、重力、驅動力、風載荷、摩擦力等，以及各種不同工況下的載荷組合。通過仿真獲取大擺錘設備運動過程中的運動學和動力學性能，以及關鍵部件的受力情況。
　　 (2)大擺錘運行測試與失效模式分析
　　 針對大擺錘的運行

3、特點，搭建了運行測試平臺，進行了應力、振動和人體加速度運行測試，考慮了滿載、偏載以及空載等工況，驗證了虛擬樣機設計計算的有效性，并針對運行測試中發(fā)現(xiàn)的可能存在的失效模式，提出了風險預防措施。同時針對大擺錘典型故障，應用有限元分析、失效零件測試等方法對其進行了深入的失效分析，指出了失效發(fā)生的主要原因，并在此基礎上提出了相應的改進措施。
　　 (3)基于零部件和危險源的失效知識庫搭建
　　 通過對大擺錘關鍵零部件受力分析、測

4、試研究和典型案例故障研究，實現(xiàn)了大擺錘失效知識的提取。從零部件失效分析和危險源失效分析兩個角度設計了大擺錘失效知識庫模型，實現(xiàn)了失效知識的表示和組織。并以前期研究充實了失效知識庫，為后續(xù)的設計風險評估提供了強有力的知識基礎。該知識庫可推廣應用到其他游樂設施中。
　　 (4)風險評估方法研究
　　 提出了游樂設施設計風險評估方法的理念和和基本程序。建立了一套適合游樂設施設計風險評估的方法，集成了基于零部件的失效模式分析法和

5、游樂設施危險排除法。實現(xiàn)了自上而下排除系統(tǒng)危險源和自底向上排除零部件危險源，對于通過這兩種方法發(fā)現(xiàn)的無法消除或控制的風險，本文提出從設備的概念設計中提出解決方案。詳細說明了基于零部件的失效模式分析和游樂設施危險排除法的具體操作形式，提出了游樂設施故障控制方法與要求。以大擺錘游樂設施為例，說明本文提出的游樂設施設計風險評估方法和故障預防措施是有效的、適用的。
　　 (5)風險評估系統(tǒng)應用
　　 根據本文建立的游樂設施設計風