叉车冲击作用下钢货架抗连续倒塌性能研究

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1、学校代码：10286分类号：TU392密级：公开UDC：624学号：150988叉车冲击作用下钢货架抗连续倒塌性能研究研究生姓名：熊强导师姓名：尹凌峰副教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年05月31日二级学科名称结构工程学位授予日期答辩委员会主席周臻教授评阅人S005197-1S005197-22018年06月04日PROGRESSIVECOLLAPSERESISTANCEPERFORMANCEOFSTEELSTORAGERACKSUNDERFORKLIFTTRUCKIMPACTADissertation

2、SubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXiongQiangSupervisedbyAssociateProfessorYinLing-fengSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也

3、不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。成曰期一、＂研究生签名：ｆｅ：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文一。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布

4、（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理。研究生签名：导师签名：日期：ＴＣｌＵｂ摘要叉车冲击作用下钢货架抗连续倒塌性能研究摘要在良好的宏观经济背景下，我国仓储行业需求持续增长，特别是在“互联网+高效物流”理念的指导下，如何有效地提高仓储结构的安全性逐渐成为行业的热点。作为物流仓储结构中应用广泛的主流产品，多层钢货架在存取货物时使用叉车频繁，在叉车意外撞击下易引发钢货架连续倒塌，此类事故将危机人身安全和财产损失。然而国内外相关规范中有关抗连续倒塌的条文并

5、不太适用于钢货架结构，相关研究成果尚不多见。因此，本文重点研究叉车冲击作用下钢货架结构连续倒塌的破坏机理及动力响应，并给出抗倒塌方案。本文首先介绍并确定了结构连续倒塌的分析方法和结构失效破坏的判断准则。在此基础上明确了本文数值模拟的主要流程，同时基于牛顿经典力学中动量守恒和能量守恒关系，对叉车撞击货架的过程进行简要的弹性碰撞理论分析。接着，本文在合理的分析方法的基础上建立精细化的钢货架和新型叉车简化模型。基于本课题组完成的框桁式钢货架结构推覆试验，分别建立相应钢货架多尺度和杆系非线性有限元模型，比对数值模拟与试验结果，验证了钢货架多尺度和杆系有限元模型的

6、准确性和建模所用单元及连接的合理性，同时对比了多尺度和杆系有限元模型的计算精度及效率，确定了本文采用高效杆系非线性模型。此外，基于BenoitP.Gilbert完成的叉车静力与动力试验，构建新型叉车简化模型，考虑叉车对钢货架沿巷道向的冲击作用，建立叉车有限元模型，通过与试验结果对比，验证了该叉车简化模型的有效性。其次，在合理的连续倒塌分析方法、准确有效的钢货架建模方法与叉车模型的基础上，展开参数化分析工作，参数化分析的因素包括：撞击方向、撞击速度、立柱的水平位置、装载的货物质量和撞击高度，揭示了钢货架结构在叉车冲击作用下的倒塌破坏机理及动力响应，并将撞击

7、得到的动力响应与国外规范中抗连续倒塌静力分析方法的计算结果进行对比发现：规范中抗连续倒塌静力分析方法偏不安全，主要由于规范中倒塌分析的荷载组合不适用于钢货架结构。参数化分析结果表明：叉车撞击的方向对钢货架冲击响应影响较小；钢货架冲击响应与叉车撞击速度呈现正相关的规律；相比角柱，撞击钢货架的边柱对其动力响应影响较大；钢货架的动力响应受叉车装载的货物质量的大小影响较小；撞击立柱的抗侧向撞击刚度较弱区域得到的撞击力较小但是位移峰值较大。最后，以参数化分析时的组装式钢货架为原型，提出了两种钢货架结构抗倒塌的方案：使用隔减震支座和调整斜横撑及隔撑短梁。针对两种方案

8、调整后的结构进行有限元建模计算，验证这两种方案的有效性。同时从组装式钢货架全生命