登高平台消防车臂架静、动力学分析

论文摘要

登高平台消防车是扑灭高层建筑火灾的重要消防设备。随着我国经济的快速发展,高层建筑迅速增加,由此带来的高层建筑火灾损失也逐年加大,因此对登高平台消防车的研究和设计也越来越迫切。本文以JZ66登高平台消防车臂架为研究对象,运用商业有限元分析软件(ANSYS)对消防车的臂架进行受力分析、模态分析、瞬态动力学分析和谐波响应分析。论文首先简要地介绍了有限元理论和有限元分析软件ANSYS,然后利用ANSYS软件建立起登高平台消防车臂架的有限元分析模型。分别对臂架全部展开时的竖直状态和水平状态进行了静力学分析和动力学分析。静力学分析得到了臂架的应力和位移分布,从而得到的应力和位移的最大值及其位置。为臂架强度和刚度的校核提供了依据。动力学分析包括模态分析、瞬态分析和谐波响应分析,通过模态分析得到了臂架的固有频率和对应的模态振型;通过瞬态分析得到了侧向风载和竖直冲击的瞬态位移响应,从而得到了臂架最大冲击位移的数值及其位置;通过谐波响应分析得到了谐波响应历程曲线,得到了液压驱动马达振动与臂架振动之间的关系。本文的结果为登高平台消防车臂架的强度、刚度以及动力学性能的设计和改进提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 影响登高平台消防车性能的因素
• 1.2.1 质量稳定性
• 1.2.2 臂架材料
• 1.2.3 车身倾斜
• 1.2.4 臂架的变形
• 1.2.5 风载过大
• 1.2.6 附加载荷
• 1.3 研究登高平台消防车臂架的意义
• 1.4 国内外登高平台消防车的研究现状
• 1.4.1 国外登高平台消防车的研究现状
• 1.4.2 我国登高平台消防车的研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 有限元理论和ANSYS 简介
• 2.1 有限元方法的基本原理和应用
• 2.1.1 结构离散化
• 2.1.2 选择单元位移模式
• 2.1.3 单元力学特性分析
• 2.1.4 形成整体刚度矩阵
• 2.1.5 约束处理并求解整体平衡方程
• 2.1.6 计算单元应力并整理计算结果
• 2.2 有限元分析软件ANSYS 概述
• 2.3 本章小结
• 第3章 登高平台消防车臂架的静力分析
• 3.1 建立臂架的有限元分析模型
• 3.1.1 有限元模型的简化
• 3.1.2 在ANSYS 中建立有限元分析模型
• 3.1.3 模型材料属性
• 3.1.4 创建基本模型
• 3.1.5 划分网格及节点耦合处理
• 3.1.6 施加约束及载荷处理
• 3.2 臂架的静力计算结果及其分析
• 3.2.1 主要结果
• 3.2.2 计算结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 登高平台消防车臂架的模态分析
• 4.1 动力学问题的特点
• 4.2 动力学问题的研究策略与方法
• 4.3 机械结构的模态分析
• 4.4 登高平台消防车臂架结构的模态分析
• 4.4.1 六种模态提取方法
• 4.4.2 模态分析的结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 臂架瞬态分析与谐波响应分析
• 5.1 瞬态分析的主要步骤
• 5.1.1 直接积分法
• 5.1.2 振型叠加法
• 5.2 动力响应计算结果与分析
• 5.3 谐波响应分析
• 5.3.1 谐波响应分析的求解方式和步骤
• 5.3.2 谐波响应分析的结果
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文