高空作業車是將作業人員和使用器具運送到***高度的載人作業車輛,隨著我國經濟的發展以及勞動力資源的成本提高,對高空作業車的需求也越來越大。由于高空作業車的載人作業特點,使得安全性及機構優化設計較為重要。本文以某伸縮式高空作業車為研究對象,利用有限元法對臂體結構進行分析及優化。本文對高空作業車伸縮臂常用截面形式進行了研究。在截面總高、總寬、板厚相等條件下,對矩形,五邊形,六邊形,八邊形,u形等不同截面形狀的幾何特征及局部穩定性進行了對比,選出了某高空作業車作業臂的***截面形式。利用ansys軟件中提供的apdl參數化建模語言,建立了某高空作業車的參數化有限元模型。根據高空作業車實際工作情況進行了約束及加載,在伸縮臂滑塊與臂體接觸部位添加了接觸單元,進行了接觸分析,得到了典型工況下臂體結構剛度、強度分布。利用子模型法對伸縮臂滑動接觸結構進行了分析計算,提高了計算效率,并且分析了滑塊材料對臂體強度、剛度的影響,從而選取了更合適的滑塊材料。為了減輕臂體質量,在滿足臂體剛度、強度要求下,對臂體結構參數及截面尺寸參數進行了優化,并對優化后的臂體進行了屈曲分析,以避免發生局部失穩。,     用于舉升檢修人員的伸縮臂是高空作業車的重要的構件。伸縮臂的滑塊處同時受正壓力以及摩擦力作用,該處計算模型的簡化合理與否直接影響其分析計算的準確性。 接觸問題屬于邊界非線性問題,當用有限元程序進行接觸分析時,計算時間較長,收斂與否依賴于模型的復雜程度以及接觸剛度等因素。在有限元分析中,節點自由度耦合分析方法為線性分析,不存在收斂問題。為了研究這兩種方法在高空作業車伸縮臂滑塊區域分析中的差異以及相互替代的條件,在有限元軟件ansys中分別建立了伸縮臂接觸模型和節點自由度耦合模型。分析結果表明：在模擬滑塊接觸時,自由度耦合方法得到的結果接近于接觸模型；但在鉸接支座處由于這兩種模型差異較大,兩者計算結果相差很大。在此伸縮臂結構分析中,雖然接觸模型中的接觸應力隨載荷呈非線性變化,但兩種模型中結構von mises等效應力隨載荷均為線性變化,這是兩種模型在一定條件下可以相互替代的必要條件。 疲勞失效是結構的常見失效形式。當伸縮臂在變幅、回轉機構啟動或制動時,會受到瞬態沖擊載荷作用,造成結構振動,產生應力幅和應變幅,過大的應力幅以及應變幅會導致結構疲勞失效。對結構進行瞬態動力學分析時,需要定義rayleigh阻尼系數,首先通過模態分析獲得需要的頻率范圍,據此計算出rayleigh阻尼系數,并探討了所選取的頻率范圍對結構振動的影響。通過瞬態動力學分析,獲得結構在沖擊載荷作用下的振動響應,并以此作為載荷譜在疲勞分析軟件fe-safe中對結構進行疲勞壽命計算。疲勞分析結果表明：不同的計算方法以及平均應力修正方法得到的疲勞壽命相差很大,需要考慮公式的應用情況進行合理的選擇。通過研究阻尼比對結構疲勞壽命的影響,發現在對數坐標系下疲勞壽命與阻尼比呈線性變化。 一般結構在加工制造過程中都會有一定的初始缺陷或者裂紋,這時在計算疲勞壽命時名義應力法和局部應力應變法就不再適用。對于結構有初始裂紋情況下的剩余壽命的計算一般應用損傷容限法。通過查閱手冊以及相關資料,獲得應力強度因子表達式以及斷裂韌度值,應用帕里斯公式,對受交變載荷的伸縮臂的上蓋板進行了有初始裂紋的剩余壽命的計算,同時討論了工作溫度對有初始裂紋情況下結構剩余壽命的影響。

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