密集儲分一體貨架系統(tǒng)穩(wěn)定性及變形監(jiān)測研究.pdf

1、當今“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，異軍突起的電商物流在動態(tài)性、作業(yè)規(guī)模及數(shù)據(jù)規(guī)模等方面均大大超過了傳統(tǒng)物流。面對物流量大幅度增加、倉儲成本不斷上漲以及電商物流訂單的急劇增長等情況，使得物流倉儲環(huán)節(jié)面臨了嚴峻的考驗。在此情況下，集成了貨架穿梭車技術與密集貨架技術的高效的倉儲與分揀一體化系統(tǒng)-密集儲分一體化系統(tǒng)(DCASS)，成為當前電商物流中心廣泛應用的倉儲系統(tǒng)，這拉動了密集倉儲貨架需求量的快速增長。一般情況下，貨架具有較強的穩(wěn)定性，在承載貨物時所

2、受外力與內力會保持平衡。但是當貨架自身結構或構件存在缺陷、貨物擺放布局不合理或者遭受偶然沖擊時，貨架將會屈曲變形并產(chǎn)生局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)或局部與整體的相關失穩(wěn)，以至于貨架幾何形狀發(fā)生劇變或者突然崩潰，完全喪失工作能力并最終形成倉儲安全事故。因此，貨架結構的穩(wěn)定性問題成為了熱點研究問題。
　　本文以電商物流領域廣泛應用的DCASS貨架系統(tǒng)為研究對象，對其進行了構件及其整體結構的穩(wěn)定性理論分析;分別應用Matlab及ANSYS對貨架系

3、統(tǒng)進行了有限元仿真分析與比較，探索了貨架系統(tǒng)基于力學特性的穩(wěn)定性;應用DCRP技術對貨架系統(tǒng)在多臺貨架穿梭車同時運行的情況下進行了瞬時動態(tài)變形監(jiān)測研究，對系統(tǒng)結構的穩(wěn)定性進行了校驗并量測貨架系統(tǒng)的變形量。本文的主要工作及成果如下:
　　1、在對密集儲分一體化技術、貨架系統(tǒng)及其構件的穩(wěn)定性及貨架瞬時變形監(jiān)測技術的國內外研究現(xiàn)狀進行綜述的基礎上，通過建立DCASS貨架系統(tǒng)結構模型，對其構件及系統(tǒng)整體結構的穩(wěn)定性進行了理論分析和研究;推

4、導驗算了貨架的彎曲屈曲、扭轉屈曲、彎扭屈曲及畸變屈曲的屈曲荷載計算方法，探究了貨架橫梁的整體穩(wěn)定性及彎扭屈曲臨界荷載的計算方法，探討了局部屈曲的有效寬度計算方法，并通過貨架立柱彈性變形監(jiān)測實驗，驗證了貨架構件的彈性屈曲變形特征。
　　2、在分析貨架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性及失穩(wěn)形式的基礎上，基于靜力分析分別對貨架的對稱屈曲、反對稱屈曲及彈性屈曲進行了研究;研究了貨架的基本自振周期及貨架穿梭車的動力學特征，探究了基于貨架穿梭車運行的DCAS

5、S貨架屈曲荷載的計算方法;最后通過貨架系統(tǒng)的震動變形破壞實驗，探討了鋼結構貨架彈性屈曲變形到彈塑性直至塑性變形屈曲的機理及監(jiān)測方法，提出了預防貨架整體屈曲變形的措施。
　　3、在對有限元分析的原理進行系統(tǒng)研究的基礎上，通過編制基于Matlab的單排DCASS貨架有限元程序，分析了貨架立柱及橫梁的剪力、彎矩及軸力的分布特征，探索了貨架系統(tǒng)構件的剛度及強度薄弱部位;通過建立基于ANSYS的貨架三維立體有限元仿真模型，在多種荷載工況下對

6、系統(tǒng)的變形情況進行有限元仿真分析，探索了貨架結構及其構件的屈曲穩(wěn)定特性;最后將Matlab運行結果與ANSYS的仿真分析結果進行對比，從中發(fā)現(xiàn)貨架系統(tǒng)的薄弱部位，并提出了增強貨架穩(wěn)定性的建議。
　　4、基于系統(tǒng)變形、變形分析及變形監(jiān)測理論，對多元回歸分析模型、灰色系統(tǒng)模型及卡爾曼濾波模型等三種變形分析預測方法進行了應用研究;基于普通數(shù)碼相機的畸變差校正模型、平面時間基線視差模型與空間時間基線視差模型，應用DCRP技術對貨架穿梭車正

7、常作業(yè)狀態(tài)下的DCASS貨架系統(tǒng)進行瞬時動態(tài)變形監(jiān)測，實時攝影并運用計算機軟件繪出貨架的荷載—變形曲線圖。通過監(jiān)測貨架的整體變形情況并量測其變形量，預警貨架的異常變形部位，為貨架系統(tǒng)的穩(wěn)定性校驗及安全預警提供了參考依據(jù)。
　　本文通過對DCASS貨架系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論研究、仿真分析及實驗驗證，探索應用DCRP技術對貨架系統(tǒng)進行瞬時動態(tài)變形監(jiān)測，不僅可以保障倉儲物流業(yè)的安全，而且填補了貨架系統(tǒng)瞬時動態(tài)變形監(jiān)測的理論空白，還可以為某些極