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非线性混合臂架系统静动态理论分析与仿真研究

董青  
【摘要】:高层、超高层建筑救援、消防灭火、高空作业需求量的增多,导致百米级登高平台消防车已成为不可或缺的消防设备。混合式臂架结构是确保百米级登高平台消防车作业精度、作业范围、承载能力、安全程度的主要功能部件,此部件设计水平的高低直接影响着我国消防产品在全球的地位。目前,国内对登高平台消防车混合式臂架结构的静、动态设计理论研究较少,且尚无严格成熟的设计标准和设计手册,故本文以DG113m登高平台消防车为研究对象,分析不同静、动态理论与方法的优劣,为实现臂架结构轻量化、安全化、经济化提供了重要的理论参考,为登高平台消防车标准的修改与制定提供了重要的理论依据,同时为类似臂架结构的静、动态研究提供了重要的参考价值。论述内容包括以下几个方面: (1)针对登高平台消防车混合式臂架结构的特点,考虑载荷作用性质、钢材性能、结构工作特点,借鉴臂架起重机分项载荷系数、动载系数、抗力系数及高危险系数的选取方法,提出一套适合的、科学的载荷组合表; (2)以三大应力(许用应力[]、极限应力lim、计算应力)为参数,以最大安全度为目标,通过多理论、多视角分析对比4种设计理论及方法(线性理论的许用应力法、非线性理论的许用应力法、线性理论的极限状态法和非线性理论的极限状态法)的适用性与实用性,从而得到最优理论与方法,并以VisualC++为开发平台,研制完成混合式臂架结构参数化理论设计系统; (3)基于solidworks/simulation有限元软件,建立DG113m登高平台消防车混合式臂架结构的壳单元模型与滑块的实体模型,分析研究臂架结构的大变形、几何、材料、接触非线性及其耦合问题,从而对最优理论与方法的强度、刚度计算结果进行验证; (4)对比研究臂架结构在冲击载荷作用下的线性瞬态响应与非线性动态响应结果,选取更适合于百米级登高平台消防车混合式臂架结构的动态响应分析方法; (5)通过对DG113m登高平台消防车混合式臂架结构强度试验来验证4种设计理论及方法的科学性。


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