陳猛,等:自動導(dǎo)引車動力學(xué)分析及仿真設(shè)施與設(shè)備do:10.3969/sn.1005-152X2009.11.069自動導(dǎo)引車動力學(xué)分析及仿真陳猛’,劉俊(1昆明船舶設(shè)備集團(tuán)公司技術(shù)中心,云南昆明65001:2重慶市燃?xì)饧瘓F(tuán)公司技術(shù)裝備部,重慶4000[摘要]自動導(dǎo)引小車動態(tài)性能的優(yōu)劣直接影響到自動化立庫的可靠性和效率傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法很難掌握其動力學(xué)特性變化規(guī)律。以昆船集團(tuán)研發(fā)的自動導(dǎo)引車為例進(jìn)行了合理的幾何結(jié)構(gòu)簡化與有限元網(wǎng)格劃分建立了自動導(dǎo)引車的動力學(xué)模型。按照小車的實(shí)際受力情況完成載荷與邊界條件的加載,利用 MSC/Nastran進(jìn)行了分析計(jì)算得到了小車在加速行走和急停過程中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形以及疲勞壽命。[關(guān)鍵詞]自動導(dǎo)引車;動力學(xué);有限元;仿真中圖分類號F2539[文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號]005-152X(2009)10215-02Dynamics Analysis and Simulation of AGV(1. Technical Center. Kunming Shipbuilding Equipment Group, Kunming 650051;2. Dept, of Technologies& Equipment, Chongqing Gas Group, Chongqing 400020, China)simplified and meshed, a finite elements model of the AGV is built. Applying MSC FEA software and through the dynamical response simula-tion of the elevating table in the process of speedup and abrupt stop, both the stress distribution and deformation are acquired and the life cir-cle is also discovered. Therefore, an effective and feasible analysis way for the aGv design is provided.Keywords: AGV; dynamics; FEA; simulati1引言在建立AGv的動力學(xué)模型時(shí),考慮到AGV的運(yùn)行路面自動導(dǎo)引小車 (automated guided vehicle)通常稱作AGV。般比較平整,AGV的速度在車輛建模時(shí)依然屬于低速范疇因AGV是一種無人駕駛搬運(yùn)車,它可以按照監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)的指此限定了加速度而不會發(fā)生明顯的車體“上跳運(yùn)動研究前作令,根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的程序依照車載傳感器確定的位置信號,沿如下假設(shè):AGV平行于路面運(yùn)動,無垂直方向運(yùn)動;車速屬于著規(guī)定的行駛路線和?？课恢米詣有旭?。ACV廣泛應(yīng)用在倉低速范圍忽略空氣阻力和切向力庫、碼頭、工廠、機(jī)場等自動化倉儲系統(tǒng)柔性加工、柔性裝配系A(chǔ)CV結(jié)構(gòu)的離散化必須反映其主要的力學(xué)特征又要盡可統(tǒng)中,以實(shí)現(xiàn)物流和生產(chǎn)的自動化。ACv的運(yùn)動學(xué)模型被研究能地采用較少的單元和簡單的單元形態(tài)以縮小解題規(guī)模。分得較多而動力學(xué)建模一直被忽視隨著AGV應(yīng)用范圍的逐漸析模型與實(shí)際力學(xué)特性的相符程度是決定計(jì)算結(jié)果可信度的擴(kuò)大對AGⅤ的建模提出了更高要求。本文通過對昆船集團(tuán)研關(guān)鍵。ACV車體是一個(gè)復(fù)雜的空間薄壁板梁、實(shí)體混合結(jié)構(gòu)發(fā)的AGV進(jìn)行受力分析,建立車輛動力學(xué)模型,應(yīng)用根據(jù)多年的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)本文認(rèn)為以下方法在其結(jié)構(gòu)有限元建模MSC/Nastra,獲得了小車在加速和急停過程中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力變方面是行之有效的:①在UGNX3下裝配模型去除零散形及疲勞壽命從而為自動導(dǎo)引車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一條行之件保留主體框架作為有限元分析的幾何模型;②幾何簡化時(shí)有效的分析方法。刪除小的倒角和圓孔;③模型以 Parasolid格式導(dǎo)入MSC/Patran,將其中的薄板件結(jié)構(gòu)抽取中面用四邊形單元進(jìn)行面網(wǎng)格2AGV動力學(xué)模型劃分;④用MPC模擬實(shí)際的固定連接;⑤貨物簡化為質(zhì)點(diǎn)單元均布在4個(gè)支撐臺上。建立的AGV有限元模型如圖1所示。中國煤化工[收稿日期]2009-08-09基金項(xiàng)目云南省省院省?？萍己献鲗ｍ?xiàng)經(jīng)費(fèi)資助(206YX40)CNMHG作者簡介陳猛(1972-),男,四川武勝人,博士,高級工程師,主要研究方向?yàn)?CADICAES215-設(shè)施與設(shè)備物流技術(shù)2009年第28卷第11期(總第206期)圖1AGV有限元模型3AGV結(jié)構(gòu)動態(tài)分析圖3AGV在5s時(shí)所受的應(yīng)力云圖ss Tensor v結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究構(gòu)件在各種隨時(shí)間變化的動載荷(包Node 54233 Stess Tengor vo括運(yùn)動物體受到的動態(tài)或瞬態(tài)力與加速度,結(jié)構(gòu)承受的地震和沖擊波引起的加速度激勵(lì))作用下的應(yīng)力位移等響應(yīng)特性。由動態(tài)響應(yīng)計(jì)算得出結(jié)構(gòu)模型的動應(yīng)力、動應(yīng)變等,然后就能夠進(jìn)一步分析結(jié)構(gòu)疲勞特性等。在ACV車體動態(tài)響應(yīng)分析中,應(yīng)用了以下幾個(gè)技術(shù):(1)用MSC/ Patran建立一個(gè)位移“非空間場”,以反應(yīng)車體在整個(gè)加速行走和急停過程中行走輪的位移變化規(guī)律。圖2表示車體在全過程的速度變化。圖4節(jié)點(diǎn)54190節(jié)點(diǎn)54233的應(yīng)力時(shí)間歷程因此有必要考慮結(jié)構(gòu)的疲勞壽命問題4.1分析方案材料或結(jié)構(gòu)受到多次重復(fù)變化的載荷作用后,應(yīng)力值雖然始終沒有超過材料的強(qiáng)度極限,甚至比彈性極限還低的情時(shí)間(s)況下可能發(fā)生破壞,這種在交變載荷持續(xù)作用下材料或結(jié)構(gòu)圖2車體的速度變化的破壞現(xiàn)象叫疲勞破壞。如果交變載荷是隨機(jī)的疲勞與壽命分析應(yīng)該在頻域上進(jìn)行,反之則是在時(shí)域上進(jìn)行的由于(2)選用 MSC/Nastran的瞬態(tài)響應(yīng)分析作為分析類型。AGⅴ是在電機(jī)帶動下進(jìn)行的周期性振動,所以屬于時(shí)域范疇。(3)用模態(tài)疊加法求解設(shè)置時(shí)間步為50步步長為0ls,用 MSC/Fatigue計(jì)算升降臺疲勞壽命分為兩步:①計(jì)算振動應(yīng)以計(jì)算一個(gè)完整的運(yùn)動狀態(tài)內(nèi)AGv的應(yīng)力應(yīng)變時(shí)間歷程力應(yīng)變變化歷程,這是 MSC/Nastran動態(tài)響應(yīng)分析的主要任(4)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)阻尼取值為006務(wù);②一旦獲得應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng),結(jié)合材料性能參數(shù),應(yīng)用不同邊界條件及載荷的施加:①行走輪處約束x、方向;②載的疲勞損傷模型進(jìn)行壽命計(jì)算。疲勞壽命的理論預(yù)測精度既重280kg;③整車負(fù)y方向上的重力;④行走輪處y施加隨時(shí)依賴于應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的正確模擬,也依賴于損傷模型的合理間變化的位移場使用。需要什么樣的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)往往取決于使用哪一種疲通過對AGV加速與急停過程的瞬態(tài)動力學(xué)分析可以得勞損傷模型。對于基于名義應(yīng)力的壽命計(jì)算方法N方法),彈出下面的結(jié)論:AGV所受最大應(yīng)力為2M,位于車架與行性的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)即可滿足需要;而基于局部應(yīng)變的壽命計(jì)走輪的連接處沒超過所用材料的許用屈服極限23 Mpao AGV算方法卻需要彈塑性應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果。在ACV疲勞分析方案時(shí)在5時(shí)所受的應(yīng)力云圖如圖3,圖4是升降臺根部2節(jié)點(diǎn)的確定了以下幾個(gè)原則:應(yīng)力時(shí)間歷程曲線。(1)AGⅤ材料為Q235,振動載荷為周期循環(huán)材料的循環(huán)應(yīng)力結(jié)構(gòu)疲勞分析中國煤化工分析;CNMHG面節(jié)點(diǎn)進(jìn)行疲勞壽命由于AGⅤ運(yùn)行時(shí),結(jié)構(gòu)承受著不對稱的交變載荷作用(3)為了獲得較明顯的計(jì)算效果把實(shí)際(下轉(zhuǎn)第232頁216-軍事物流物流技術(shù)2009年第28卷第11期(總第206期)息的時(shí)間,因此,網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性必須作為一個(gè)負(fù)面度量因素加g(C)越大,“負(fù)影響"也就越大。那么這里將信息過載帶來以考慮。將信息復(fù)雜性抽象為供應(yīng)鏈中節(jié)點(diǎn)全部連接數(shù)的函數(shù),的“負(fù)影響”,即處理時(shí)間增加因子進(jìn)一步描述為即保障行動節(jié)點(diǎn)全部入度的函數(shù),設(shè)C表示供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中全將前面所述三方面因素結(jié)合,得出基于網(wǎng)格的軍事供應(yīng)部連接數(shù)那么鏈效能度量函數(shù)C=∑H,=∑=n1根據(jù)常識,對于較小的C值來說,復(fù)雜性影響可以忽略不1-g(C∑m[a-k)y計(jì),而在一定范圍內(nèi),它將迅速地增加隨后穩(wěn)定在信息過載點(diǎn)。設(shè)g代表復(fù)雜性因素C與g)之間嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系我們不得而知,但C和復(fù)雜性因素之間的邏輯關(guān)系展示了其合理4結(jié)束語性,可以考慮用近似的曲線來模擬這一關(guān)系,這里選用描述事物演變的復(fù)雜規(guī)律的“生長曲線”。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性帶來的影對基于網(wǎng)格的軍事供應(yīng)鏈進(jìn)行效能度量實(shí)際上是一項(xiàng)龐響是C的一個(gè)非線性函數(shù),用最典型的 Logistics函數(shù)來描述大的系統(tǒng)丁程,本文主要嘗試從時(shí)間T角度進(jìn)行了定量分析這樣的影響關(guān)系,g(C)=給參數(shù)ab賦值后具有這僅相當(dāng)于整個(gè)效能度量的冰山一角,在后續(xù)工作中進(jìn)一步l+e“+k如圖1所示曲線從其他角度、利用其他參數(shù)對其進(jìn)行效能度量,才可使度量的結(jié)果吏加真實(shí)可靠。[參考文獻(xiàn)][劉鵬,王立華走向軍事網(wǎng)格時(shí)代北京解放軍出版社,200[2]劉云,周慶忠陳明群軍隊(duì)供應(yīng)鏈管理績效評估研究小物流技術(shù)2006,(2):90933王宗喜徐東軍事物流學(xué)M]北京:清華大學(xué)出版社,200714李柔剛余志鋒,趙寶“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”中行動網(wǎng)絡(luò)的性能度量研究2007,(2):109-11l1用 Logistics函數(shù)模擬網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性(上接第216頁)50次振動循環(huán)作為1個(gè)疲勞循環(huán)壽命單位,上面的壽命計(jì)算假定了應(yīng)力狀態(tài)是單向的,但是ACV在某些因此實(shí)際壽命是計(jì)算結(jié)果的50倍。位置多軸應(yīng)力狀態(tài)可能占優(yōu)。所以在接受計(jì)算結(jié)果之前應(yīng)當(dāng)42分析結(jié)果應(yīng)用MsC/ Fatigue軟件中的應(yīng)力雙向性評價(jià)功能進(jìn)行一下應(yīng)ACV表面的疲勞壽命分布如圖5所示,圖中的壽命單位力狀態(tài)檢查。檢查結(jié)果表明盡管主應(yīng)力軸隨著時(shí)間發(fā)生了為加載重復(fù)塊數(shù)目不同的顏色深度代表了不同的壽命范圍。定程度的旋轉(zhuǎn)但是高主應(yīng)力值的方向基本保持不變表明危由圖5可以看出:AGV最可能發(fā)生疲勞失效的位置為其的根險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)幾乎是單軸的。根據(jù)雙向性分析結(jié)果可以認(rèn)部,其壽命為:50×7.00×107=35×10為疲勞壽命計(jì)算時(shí)所作的單軸應(yīng)力狀態(tài)假定是近似正確的,基本上可以接受。參考文獻(xiàn)]]徐格寧,徐晶自動化倉庫巷道堆垛機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)U物流技術(shù)與應(yīng)用19942)5-82馬維金熊詩波自動化立體倉庫巷道堆垛機(jī)的振動測試與工作模態(tài)分析門中國機(jī)械T程20044(15)287-289B3陳猛張家毅袁林德HT槽體結(jié)構(gòu)動態(tài)仿真分析門機(jī)槭設(shè)計(jì)與研究,2007,1(23):110-1124廖伯瑜周新民尹志宏著現(xiàn)代機(jī)械動力學(xué)及其在工程中應(yīng)用M北京機(jī)械丁業(yè)出版社2004188-192.圖5AGv疲勞壽命云圖應(yīng)仿真分析起重運(yùn)輸中國煤化工因此可以認(rèn)為該壽命是無限壽命不會引起疲勞斷裂,[6陳丬CNMHG仿真分析物流技術(shù)其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的動態(tài)性能是安全可靠的。但值得注意的是,