滑翔架动力学仿真与疲劳寿命预测

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随着人们生活水平地提高,越来越多的人喜欢体验惊险、刺激的游乐项目,使得游乐产业发展迅猛。游乐场里面的游乐设施很多,轨道滑翔就是其中之一。轨道滑翔的特点是惊险、刺激,吸引着很多游客前去体验。轨道滑翔分为室内滑翔和室外滑翔两种,游客握着把手,把手和滑翔架相连,滑翔架又通过刚轮卡在轨道上,最后人自上而下滑翔。近些年来,滑翔架运行过程发生破坏造成生命财产损失的事件时有发生,对滑翔架疲劳寿命预估、合理安排检修至关重要。本文以滑翔架为研究对象,通过动力学仿真分析确定疲劳危险部位,编制危险点应力谱,预测滑翔架疲劳寿命,为滑翔架的使用和检修提供借鉴。首先合理简化零部件,建立轨道和滑翔架的三维模型,然后初步分析滑翔架运行状态,再利用有限元分析软件对滑翔架框体进行模态分析,了解滑翔架各阶振型情况,同时制作滑翔架模态中性文件。将滑翔架与轨道的装配体模型导入ADAMS中,建立刚柔耦合动力学仿真模型,设置好相关参数和工况,进行仿真分析,根据后处理得到的应力云图,了解滑翔架应力极值的大小、出现的位置及时刻。在应力集中区域选取7个疲劳危险点,其中焊接部位4个点,非焊接部位母材上3个点,进行疲劳寿命评估。提取疲劳危险点处的应力时间历程曲线,对应力数据进行峰、谷值提取和小波压缩,雨流循环计数,按照游客体验人数的比例对不同工况下的雨流矩阵进行合成,对雨流合成矩阵进行非参数法外推,得到全寿命周期的64x64级二维应力谱。利用变均值法将焊接部位疲劳危险点的二维应力谱转化为一维应力谱,利用等寿命法将非焊接部位疲劳危险点的二维应力谱转化为一维应力谱,以便下一步进行疲劳寿命估算。利用现有的疲劳强度理论对滑翔架焊接部位和非焊接部位危险点的疲劳寿命进行估算。对于焊接部位采用BS标准结合应力谱的方式进行寿命估算。非焊接部位采用名义应力法进行寿命评估。本文计算结果与游乐场实际使用情况作对比,验证本文所用方法的准确性。除此之外,还针对滑翔架设计、制造以及检修提一些参考意见。
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