伸缩臂局部稳定性研究

论文摘要

汽车起重机是物料搬运的主要设备之一。汽车起重机伸缩臂结构复杂、作业工况繁多、局部作用突出，是典型的薄壁板壳结构，其局部稳定性是在设计过程中必需考虑的主要问题。在实际设计过程中，通常按规范规定的算法来计算伸缩臂的局部稳定性。规范中的计算方法所依据的模型是四边简支的矩形板，对于伸缩臂板与板之间的约束，引入板边弹性嵌固系数来考虑其影响。对于伸缩臂套接部分处滑块与板的接触对伸缩臂的局部稳定性所产生的影响在规范中并未考虑，所以有必要进一步研究，以便能更精确地确定臂架的局部稳定性。随着计算机技术的发展，有限元分析技术已在工程上得到了广泛的应用，可以实现结构的静力分析、屈曲分析、模态分析及谱分析等。采用有限元法分析伸缩臂的局部稳定性可以较全面的考虑相邻臂节间的滑块作用和同一臂节结构间的相互作用，得到更为符合实际的结果。进而提高伸缩臂材料的利用率，提高整机的设计质量。本文从研究汽车起重机矩形截面伸缩臂和六边形截面伸缩臂的结构及受载条件入手，基于伸缩臂滑块对板的局部稳定性作用，采用规范规定的算法和有限元法分别对其在不同工况下的局部稳定性进行计算分析。结果表明，加大滑块与板的接触宽度会提高其局部稳定性，其中矩形截面伸缩臂的局部稳定性可提高70％左右；六边形截面可提高40％左右。规范规定算法的分析结果接近于有限元法中滑块最不利接触条件下的分析结果。给出的分析方法也适用于其它截面形式伸缩臂的局部稳定性研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 解析法研究概况
• 1.3 有限元法研究概况
• 1.4 本文的研究目的及意义
• 2 局部稳定性分析的解析法
• 2.1 板壳稳定性理论
• 2.2 板稳定分析的常用解析方法
• 2.2.1 静力平衡法
• 2.2.2 能量变分法
• 2.3 设计规范规定的算法
• 3 板局部稳定性分析的有限元法
• 3.1 有限元法简介
• 3.1.1 有限元法的发展历史
• 3.1.2 有限元法的基本思想
• 3.2 板局部稳定性分析的数值计算法
• 3.2.1 有限差分法
• 3.2.2 有限单元法
• 3.3 有限元软件ANSYS简介及其进行特征值屈曲分析的过程
• 3.3.1 ANSYS简介
• 3.3.2 ANSYS软件的组成
• 3.3.3 ANSYS特征值屈曲分析过程
• 4 起重机伸缩臂简述
• 4.1 伸缩臂结构形式
• 4.2 伸缩臂支承及受载情况
• 4.3 起重机的工况参数
• 5 矩形截面和六边形截面伸缩臂的局部稳定性研究
• 5.1 载荷分析
• 5.1.1 工况
• 5.1.2 受力分析
• 5.2 伸缩臂的滑块布置
• 5.3 规范规定的算法
• 5.3.1 危险截面的确定
• 5.3.2 危险截面的参数
• 5.3.3 局部稳定性计算
• 5.4 有限元法
• 5.4.1 建模
• 5.4.2 载荷
• 5.4.3 约束
• 5.4.4 求解
• 5.5 矩形截面伸缩臂局部稳定性的计算举例
• 5.5.1 工况说明
• 5.5.2 各工况下规范规定算法的计算结果
• 5.5.3 各工况下的有限元法计算结果
• 5.6 六边形截面伸缩臂局部稳定性的计算举例
• 5.6.1 工况说明
• 5.6.2 各工况下规范规定算法的计算结果
• 5.6.3 各工况下的有限元法计算结果
• 5.7 结果分析
• 5.7.1 矩形截面伸缩臂局部稳定性的结果分析
• 5.7.2 六边形截面伸缩臂局部稳定性的结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢