摘要
随着我国人口增长和城市化进程不断加快，自动扶梯的需求量也在不断增加，我国的自动扶梯行业发展迅速，为人们的生活和出行提供了便利。自动扶梯的桁架结构作为扶梯的主要支撑部件，是整个扶梯的关键结构件，它承担了随时间变化的乘客载荷。因此，扶梯桁架结构的承载能力是保障扶梯正常运行的关键，有必要对扶梯桁架结构进行疲劳寿命预测和可靠性评估，保证扶梯在使用年限内不发生疲劳破坏且有较高的可靠性。 本课题以扶梯桁架结构为研究对象，应用名义应力法计算桁架结构危险部位的疲劳寿命并进行可靠性评估。主要研究工作包括: (1)在SolidWorks中建立扶梯三维模型并进行简化，使用ANSYSWorkbench对桁架结构进行静力学分析，对比有无螺栓对扶梯桁架位移及应力的影响。对桁架结构进行模态分析和屈曲稳定性分析，检验桁架结构是否会发生共振和失稳。 (2)设计载荷时间历程获取方案，选择在沈阳市青年大街地铁站现场实测获得扶梯上乘客人数，转化为载荷时间历程并进行处理，使用雨流计数法获得载荷均值幅值分布，为疲劳寿命预测提供依据。 (3)根据有限元分析确定危险部位，编制扶梯桁架八级疲劳载荷谱，对扶梯桁架结构材料的P-S-N曲线进行修正得到结构件的P-S-N曲线，最后利用Miner线性疲劳累积损伤理论进行扶梯桁架结构危险部位的疲劳寿命预测。 (4)根据有限元分析结果的危险部位以及危险部位的疲劳寿命计算结果，以应力-强度干涉模型为基础，考虑强度退化的影响，将扶梯随机载荷视为泊松随机过程，运用顺序统计量理论，建立了随机载荷作用下扶梯桁架的共因失效串联系统疲劳可靠性模型，计算并绘制出时变可靠度曲线，比较单个零件、独立失效和共因失效的可靠性评估结果，并用蒙特卡洛仿真进行验证。
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