[发明专利]一种基于可控串型变形累积法的叉车护顶架冲击分析方法

说明书

本发明公开了一种基于可控串型变形累积法的叉车护顶架冲击分析方法，包括以下步骤：首先建立叉车护顶架三维实体模型，给冲击物施加相应的初始速度，建立有限元分析模型，采取合适的单元类型、大小进行网格划分，对网格质量进行检查，进行接触算法设置和沙漏控制，采用冲击载荷之间设置加载间隔的方式来实现间歇式动力学分析，对单元进行不断调整直至满足要求，进行收敛、能量守恒检查，提取测点的位移曲线和时间曲线，完成基于可控串型变形累积法的叉车护顶架冲击计算。本发明的可控串型变形累积法，在保证良好计算精度的同时，大幅减少了计算时间，适用于叉车护顶架的冲击分析计算。

技术领域

本发明涉及一种基于可控串型变形累积法的叉车护顶架冲击分析方法。

背景技术

叉车护顶架可以降低或避免意外跌落货物对驾驶员造成的威胁，起到保护叉车驾驶员的重要作用。叉车护顶架主要结构有前支腿、前横梁、后支腿、中间横梁、棒部件等部分组成，属于空间钢架结构。国际标准ISO 6055：2004《工业车辆护顶架的技术要求和试验方法》明确规定了护顶架安全性试验的方法和要求，主要对护顶架动载试验和冲击下落试验进行了详细描述和规定。叉车护顶架安全性能试验属于破坏性试验，其可重复性困难且成本较高。因此采用仿真分析的方法对叉车护顶架的安全性能进行研究，是非常有必要的。

动点间歇性冲击问题是多次冲击的一种重要形式，各次冲击的位置不同，且顺次冲击存在一定的加载间隔，累积模拟时间长。并型变形叠加法不考虑各次冲击之间的关系，在初始状态的前提下，对各个冲击点进行单独动力学分析。提取各个测点单次冲击的塑性变形，然后直接进行线性叠加，得到各个测点的总体变形。串型变形累积法充分考虑前后冲击步之间的关联，在前一次冲击的塑性变形、残余应力等的基础上进行连续的动力学计算，更符合实际情况。并型变形叠加法，计算时间短，但结果误差较大；串型变形累积法，要求有较大的冲击时间间隔，计算时间较长。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于可控串型变形累积法的叉车护顶架冲击分析方法。本发明能够保证良好计算精度，计算时间比串型变形累积法减少74％，计算效率较高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于可控串型变形累积法的叉车护顶架冲击分析方法，包括以下步骤：

1)建立叉车护顶架三维实体模型，并对模型非关键细节进行简化；

2)根据ISO 6055:2004标准，由额定起重量确定冲击功W和冲击质量M，由以下公式计算冲击下落高度H：

H＝W/(9.8×M)

冲击物自由下落过程会耗费大量时间，为节约时间，将仿真分析的初始状态设定为冲击物接近护顶架时，给冲击物施加相应的初始速度V₀：

其中Δh为初始状态下冲击物与护顶架之间的垂直距离，满足Δh＞c/2，c为冲击物的高度；

3)采取合适的单元类型、大小进行网格划分，对网格质量进行检查，进行接触算法设置和沙漏控制；

4)采用冲击载荷之间设置加载间隔的方式来实现间歇式动力学分析；设t_i为第i次冲击载荷的作用周期，Δt为冲击之间的加载间隔，设置L_s为标准单元最小尺寸，此时对应的标准时间步长为Δs，每隔时间s检查一次单元最小尺寸L，若L＞L_s，则继续计算；若单元长度L＜L_s，则选取单元尺寸小于L_s区域处的单元，进行单元重构，把L_s减少单元基本长度ΔL，再次检查L，直至满足L＞L_s为止；