屈曲失稳分析方法、装置及计算机可读存储介质与流程

1.本公开涉及工程机械技术领域，尤其是一种屈曲失稳分析方法、装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.作业车（例如高空作业车，又称高空作业平台）是一种用于运送使用器材及工作人员到指定高度进行作业的工程车辆。臂架是作业车的关键工作组成部件，通过臂架的伸缩动作和作业车的变幅机构的变幅动作可以使作业车的工作高度达到指定高度。
3.屈曲失稳分析技术是一种重要的性能分析技术，主要用于研究失稳发生时的临界载荷和失稳形态。在臂架的结构设计阶段进行屈曲失稳分析获得使臂架发生屈曲失稳的临界载荷，能够提供在臂架的使用过程中所能承受的载荷的安全范围，以提高臂架实际使用过程中的安全性。


技术实现要素：

4.根据本公开实施例的一方面，提供一种屈曲失稳分析方法，包括：建立作业车的臂架的有限元模型，其中，所述臂架包括缠绕在所述臂架中的滑轮上并位于所述滑轮两侧的第一钢丝绳和第二钢丝绳，所述有限元模型中的钢丝绳的模型仅包括所述第一钢丝绳的模型；确定等效为所述第二钢丝绳的应力的第一载荷，所述第一载荷和所述第一钢丝绳的应力之间的差值小于第一预设阈值；根据所述有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使所述臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，每次载荷加载中所加载的载荷包括所述第一载荷，不同次载荷加载中同一种载荷的加载值不同；根据所述第一临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。
5.在一些实施例中，每种载荷具有对应的初始值，每次载荷加载中每种载荷的加载值为对应的初始值的同一倍数；根据所述多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使所述臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷包括：按照倍数从小到大的顺序，依次执行至少两次载荷加载，直至某次载荷加载下的有限元屈曲失稳求解结果不满足预设收敛条件；根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定所述第一临界载荷。
6.在一些实施例中，按照固定的载荷步执行所述至少两次载荷加载。
7.在一些实施例中，根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定所述第一临界载荷包括：针对每种载荷，执行至少一次操作，每次操作包括：确定第一范围和第二范围，所述第一范围的下限为零，所述第一范围的上限为第二加载值，所述第二范围的下限为第三加载值，所述第二范围的上限为所述第一加载值，所述第二加载值不大于所述第三加载值，所述第一范围的上限和下限的差值大于所述第二范围的上限和下限的差值；在所述第一范围内按照第一载荷步执行至少一次载荷加载，并在所述第二范围内按照第二载荷步执行至少两次载荷加载，以确定不满足所述预设收敛条件的有限元屈曲失稳求解结果对应的最小加载值以及满足所述预设收敛条件的有限元屈曲失稳求解结果对应的最大加载值，所
述第一载荷步小于所述第二载荷步；在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值小于对应的第二预设阈值的情况下，根据本次操作中的最小加载值确定所述第一临界载荷。
8.在一些实施例中，所述第二加载值等于所述第三加载值。
9.在一些实施例中，所述方法还包括：在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值不小于所述第二预设阈值的情况下，针对每种载荷，执行下一次操作；其中，在下一次操作中，所述第一范围的下限为零，所述第一范围的上限为第四加载值，所述第二范围的下限为第五加载值，所述第二范围的上限为本次操作中的最小加载值，所述第四加载值不大于所述第五加载值。
10.在一些实施例中，根据所述第一临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷包括：根据每次载荷加载下所述臂架的多个位置的应力，确定使所述臂架发生屈曲失稳的第二临界载荷；在所述第一临界载荷和所述第二临界载荷之间的差值小于第三预设阈值的情况下，将所述第一临界载荷和所述第二临界载荷中的任意一个确定为所述理论临界载荷；在所述第一临界载荷和所述第二临界载荷之间的差值大于所述第三预设阈值的情况下，将所述第二临界载荷确定为所述理论临界载荷。
11.在一些实施例中，所述方法还包括：根据所述理论临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的工程临界载荷。
12.在一些实施例中，所述方法还包括：建立所述臂架的简化模型，所述简化模型的力学约束条件少于所述有限元模型的力学约束条件；根据所述简化模型在有限元屈曲失稳求解算法下确定的第三临界载荷和在非有限元屈曲失稳求解算法下确定的第四临界载荷，确定临界载荷折减系数；其中，根据所述理论临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的工程临界载荷包括：根据所述理论临界载荷和所述临界载荷折减系数，确定所述工程临界载荷。
13.在一些实施例中，根据所述简化模型在有限元屈曲失稳求解算法下确定的第三临界载荷和在非有限元屈曲失稳求解算法下确定的第四临界载荷，确定临界载荷折减系数包括：根据所述第三临界载荷和所述第四临界载荷的比值，确定所述临界载荷折减系数。
14.在一些实施例中，每次载荷加载中所加载的载荷还包括第二载荷，所述第二载荷包括所述臂架的臂端的重力载荷、所述臂端的弯矩载荷和所述臂架的重力载荷中的至少一种，每次载荷加载中所加载的载荷的种类相同。
15.根据本公开实施例的另一方面，提供一种屈曲失稳分析装置，包括：被配置为执行上述任意一个实施例所述的方法的模块。
16.根据本公开实施例的又一方面，提供一种屈曲失稳分析装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行上述任意一个实施例所述的方法。
17.根据本公开实施例的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例所述的方法。
18.根据本公开实施例的还一方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一个实施例所述的方法。
19.本公开实施例中，在建立臂架的有限元模型中的钢丝绳的模型时可以仅建立第一钢丝绳的模型，然后确定等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷，并在每次载荷加载中加载
包括第一载荷在内的载荷，以根据有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，进而根据第一临界载荷确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。这种方式下，由于每次载荷加载中加载了包括等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷在内的载荷，可以使得在采用有限元模型对臂架进行屈曲失稳分析时能够更全面地对臂架内部结构的受力情况进行分析，提高了所确定的使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷的准确性，从而提高了臂架在使用过程中的安全性。
20.下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是根据本公开一些实施例的作业车的结构示意图。
23.图2是根据本公开一些实施例的臂架的结构示意图。
24.图3是根据本公开一些实施例的屈曲失稳分析方法的流程示意图。
25.图4是步骤306的一些实现方式的流程示意图。
26.图5是确定工程临界载荷的一些实现方式的流程示意图。
27.图6是根据本公开一些实施例的简化模型的结构示意图。
28.图7是根据本公开一些实施例的屈曲失稳分析装置的结构示意图。
29.图8是根据本公开另一些实施例的屈曲失稳分析装置的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
32.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
33.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
34.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
36.图1是根据本公开一些实施例的作业车的结构示意图。
37.如图1所示，作业车100包括车身110、臂架120和变幅机构130。a、b分别为臂架120
的连接点（例如上铰点（即臂端）和下铰点）。臂架120的臂端可以连接有一个用于承载使用器材及工作人员到指定高度进行作业的承载平台140。
38.图2是根据本公开一些实施例的臂架的结构示意图。
39.如图2所示，臂架120内部包括伸缩油缸121、滑轮122、滑块123和缠绕在滑轮122上并位于滑轮122两侧的第一钢丝绳124和第二钢丝绳125。c、d和e分别为连接滑轮122与伸缩油缸121的销轴、连接臂架120的二节臂与伸缩油缸121的销轴以及连接臂架120的一节臂与伸缩油缸121的销轴。
40.相关技术中，在对臂架120进行屈曲失稳分析以确定使臂架120发生屈曲失稳的临界载荷时，针对臂架120内部结构之间的作用力仅考虑由臂架120的重力产生的两节臂搭接处的拉压力。然而，臂架在实际使用过程中其内部结构的受力情况更为复杂，这种简化受力分析的处理方式，导致所确定的使臂架发生屈曲失稳的临界载荷的准确性较低，从而导致臂架在使用过程中的安全性较低。
41.为了解决上述问题，本公开实施例提出了如下解决方案，能够提高所确定的使臂架发生屈曲失稳的临界载荷的准确性，从而提高臂架在使用过程中的安全性。
42.图3是根据本公开一些实施例的屈曲失稳分析方法的流程示意图。如图3所示，屈曲失稳分析方法包括步骤302至步骤308。
43.在步骤302，建立作业车的臂架的有限元模型。
44.这里，臂架包括缠绕在臂架中的滑轮上并位于滑轮两侧的第一钢丝绳和第二钢丝绳，有限元模型中的钢丝绳的模型仅包括第一钢丝绳的模型。例如，参见图2，建立有限元模型中的钢丝绳的模型时，可以仅建立第一钢丝绳124的模型。
45.在一些实施例中，可以将臂架中各部件的几何模型分别导入有限元网格划分软件（例如hypermesh软件）中进行几何处理、网格划分和单元属性定义，以建立臂架的有限元模型。
46.在步骤304，确定等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷。
47.这里，第一载荷和第一钢丝绳的应力之间的差值小于第一预设阈值。
48.在一些实施例中，可以按照载荷从小到大的顺序依次执行多次载荷加载，并根据第一钢丝绳的模型提取第一钢丝绳在不同次载荷加载情况下的应力（例如ansys软件中可以利用link单元提取）。计算每次载荷加载中所加载的载荷和所提取的第一钢丝绳的应力之间的差值，当某次载荷加载中所加载的载荷和所提取的第一钢丝绳的应力之间的差值小于第一预设阈值时，将该次载荷加载中所加载的载荷确定为第一载荷。
49.在步骤306，根据有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷。
50.这里，每次载荷加载中所加载的载荷包括步骤304所确定的第一载荷，并且，不同次载荷加载中同一种载荷的加载值不同。例如，某次载荷加载中加载的第一载荷的加载值可以为10牛顿（n），下一次载荷加载中加载的第一载荷的加载值可以为20n。
51.在一些实施例中，每次载荷加载中所加载的载荷还可以包括第二载荷。第二载荷可以包括臂架的臂端的重力载荷、臂端的弯矩载荷和臂架的重力载荷中的至少一种。臂架的重力载荷即臂架自身作为一个整体的重力载荷。每次载荷加载中所加载的载荷的种类相同。例如，每次载荷加载中所加载的载荷除第一载荷外还可以包括臂架的臂端的重力载荷、
臂端的弯矩载荷以及臂架的重力载荷。如此，可以在屈曲失稳分析过程中更全面地考虑到臂架的各种受力情况，从而有助于提高后续所确定的使臂架发生屈曲失稳的临界载荷的准确性。
52.在一些实施例中，可以依次执行多次载荷加载，直至某次载荷加载下的有限元屈曲失稳求解结果不满足预设收敛条件，根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定第一临界载荷。后文将对此进行进一步说明。
53.在步骤308，根据第一临界载荷，确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。
54.在一些实施例中，可以将第一临界载荷确定为使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。
55.在另一些实施例中，可以通过其他方式确定使所述臂架发生屈曲失稳的另一临界载荷，以对第一临界载荷进行验证，并根据验证结果确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。后文将对此进行进一步说明。
56.上述实施例中，在建立臂架的有限元模型中的钢丝绳的模型时可以仅建立第一钢丝绳的模型，然后确定等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷，并在每次载荷加载中加载包括第一载荷在内的载荷，以根据有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，进而根据第一临界载荷确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。这种方式下，由于每次载荷加载中加载了包括等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷在内的载荷，可以使得在采用有限元模型对臂架进行屈曲失稳分析时能够更全面地对臂架内部结构的受力情况进行分析，提高了所确定的使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷的准确性，从而提高了臂架在使用过程中的安全性。
57.需要说明的是，若在建立臂架的有限元模型中的钢丝绳的模型时既建立了第一钢丝绳的模型又建立了第二钢丝绳的模型，则后续执行载荷加载后的有限元屈曲失稳求解过程将较为复杂，导致求解效率较低。本技术提出的仅建立第一钢丝绳的模型并确定等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷的方式，可以在确保有限元屈曲失稳求解效率的情况下，更全面地对臂架内部各个结构的受力情况进行分析，有助于提高后续所确定的使臂架发生屈曲失稳的临界载荷的准确性。
58.在一些实施例中，每种载荷具有对应的初始值，每次载荷加载中每种载荷的加载值为对应的初始值的同一倍数。
59.图4是步骤306的一些实现方式的流程示意图。
60.如图4所示，作为步骤306的一些实现方式，可以按照图4所示的步骤402至步骤404确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷。
61.在步骤402，按照倍数从小到大的顺序，依次执行至少两次载荷加载，直至某次载荷加载下的有限元屈曲失稳求解结果不满足预设收敛条件。
62.以每次载荷加载中所加载的载荷包括第一载荷、臂端的弯矩载荷、臂端的重力载荷和臂架的重力载荷为例，假设这四种载荷对应的初始值分别为u、v、p和q。按照倍数从1至m的顺序（m为大于1的自然数）依次执行至少两次载荷加载：在第1次载荷加载中，每种载荷的加载值可以分别为u
×
1、v
×
1、p
×
1和q
×
1；在第2次载荷加载中，每种载荷的加载值可以分别为u
×
2、v
×
2、p
×
2和q
×
2；以此类推。在每次载荷加载后获取该次载荷加载下的有限元屈曲失稳求解结果并判断是否满足预设收敛条件，当某次载荷加载下的有限元屈曲失稳
求解结果不满足预设收敛条件时，可以停止载荷加载。
63.应理解，上述描述仅仅是以倍数为1至m的顺序且相邻两次载荷加载中对应倍数的差值为1倍为例进行的示意性说明，本技术并不对倍数的大小和相邻两次载荷加载中对应倍数的差值进行限定。例如，可以按照倍数从5、10、15、20倍等的顺序依次执行至少两次载荷加载；又例如，可以按照倍数从1、3、5、7、9倍等的顺序依次执行至少两次载荷加载；再例如，可以按照倍数从3、6、9、10、13、16、19倍等的顺序依次执行至少两次载荷加载。
64.在一些实施例中，可以按照固定的载荷步执行至少两次载荷加载。例如，可以按照载荷步为20步执行每次载荷加载。例如，若某次载荷加载中所加载的载荷的目标加载值为200n，则按照载荷步为20步执行时可以每步加载10n直至加载至20步，即将目标加载值200n分成20个加载值逐步进行加载，每个加载值为10n。如此，更便于进行载荷加载，有助于提高进行屈曲失稳分析的效率。
65.在步骤404，根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定第一临界载荷。
66.作为步骤404的一些实现方式，可以将该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定为第一临界载荷。例如，该次载荷加载对应倍数为3倍，则该次载荷加载中所加载的第一载荷、臂端的弯矩载荷、臂端的重力载荷和臂架的重力载荷的第一加载值分别为u
×
3、v
×
3、p
×
3和q
×
3，则可以将{ u
×
3，v
×
3，p
×
3，q
×
3}确定为第一临界载荷。
67.需要说明的是，每种载荷都具有对应的临界值，这些临界值构成了第一临界载荷（例如上述实现方式中是将每种载荷第一加载值作为该种载荷对应的临界值）。即，第一临界载荷可以是一个由每种载荷对应的临界值组成的集合，以表示臂架在每种载荷为对应的临界值的情况下将处于屈曲失稳的临界状态。
68.作为步骤404的另一些实现方式，可以根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，按照如下方式确定第一临界载荷。
69.针对每种载荷，执行至少一次操作，每次操作包括步骤s1至步骤s3。
70.s1：确定第一范围和第二范围。
71.这里，第一范围的下限为零，第一范围的上限为第二加载值，第二范围的下限为第三加载值，第二范围的上限为第一加载值，第二加载值不大于第三加载值，第一范围的上限和下限的差值大于第二范围的上限和下限的差值。
72.在一些实施例中，第二加载值可以小于第三加载值，例如，第二加载值可以接近第三加载值但不等于第三加载值。例如，第二加载值和第三加载值之间的差值可以小于或等于第一加载值的0.1%。
73.在另一些实施例中，第二加载值可以等于第三加载值。如此，减少了部分加载值在后续载荷加载过程种被遗漏的情况，从而提高了后续确定的第一临界载荷的准确性。
74.在一些实施例中，针对每种载荷，可以根据前述步骤402中所确定的第一加载值和预设缩减系数m（0.5＜m≤1），将零至第一加载值之间的范围划分为第一范围和第二范围。
75.作为一些实现方式，针对每种载荷，可以将第一加载值和预设缩减系数m乘积作为第一范围的上限和第二范围的下限中的一个，即第二加载值和第三加载值中的一个，进而确定第一范围和第二范围。
76.例如，针对臂架的重力载荷所确定的第一加载值为1000n，预设缩减系数m为0.8，可以确定第一范围的上限为800n，并可以确定第二范围的下限为801n，即，第一范围为0至
800n，第二范围为801n至1000n；或者，可以确定第二范围的下限为800n，并可以确定第一范围的上限为799n，即，第一范围为0至799n，第二范围为800n至1000n。
77.又例如，针对臂架的重力载荷所确定的第一加载值为1000n，预设缩减系数m为0.7，可以确定第一范围的上限为700n，并可以第二范围的下限为700n，即，第一范围为0至700n，第二范围为700n至1000n；或者，可以确定第二范围的下限为700n，并可以确定第一范围的上限为699n，即，第一范围为0至699n，第二范围为700n至1000n。
78.s2：在第一范围内按照第一载荷步执行至少一次载荷加载，并在第二范围内按照第二载荷步执行至少两次载荷加载，以确定不满足预设收敛条件的有限元屈曲失稳求解结果对应的最小加载值以及满足预设收敛条件的有限元屈曲失稳求解结果对应的最大加载值。
79.这里，第一载荷步小于第二载荷步。
80.例如，针对臂架的重力载荷的本次操作中，可以确定第一范围为0至800n，第二范围为800n至1000n。设置第一载荷步为10步，第二载荷步为20步，则在第一范围内将按照载荷步为10步执行载荷加载，在第二范围内将按照载荷步为20步执行载荷加载，以确定本次操作中臂架的重力载荷的最小加载值和最大加载值。
81.s3：在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值小于对应的第二预设阈值的情况下，根据本次操作中的最小加载值确定第一临界载荷。
82.在一些实施例中，不同种载荷对应的第二预设阈值的值可以不同。例如，第二预设阈值可以为每种载荷对应的初始值的2%。若臂架的重力载荷对应的初始值为100n，则在本次操作中臂架的重力载荷的最小加载值和最大加载值之间的差值小于2n的情况下，可以根据本次操作中臂架的重力载荷的最小加载值确定第一临界载荷；若臂架的臂端的重力载荷对应的初始值为30n，则在本次操作中臂端的重力载荷的最小加载值和最大加载值之间的差值小于0.6n的情况下，可以根据本次操作中臂端的重力载荷的最小加载值确定第一临界载荷。
83.在一些实施例中，在本次操作中，若某种载荷的最小加载值和最大加载值之间的差值小于第二预设阈值，则可以将本次操作中该种载荷的最小加载值确定为该种载荷对应的临界值。
84.需要说明的是，上述实施例中，针对每种载荷，在范围划分时使第一范围的上限和下限的差值大于第二范围的上限和下限的差值（即第一范围大于第二范围），且在第一范围内以较小的载荷步执行载荷加载而在第二范围内以较大的载荷步执行加载，是考虑到用于确定第一临界载荷的本次操作中的最小加载值是小于或等于第一加载值（即第二范围的上限）的某个值，即，所确定的最小加载值位于第二范围内的可能性较大，从而在较大的范围（第一范围）内以较小的载荷步执行载荷加载而在较小的范围（第二范围）内以较大的载荷步执行加载的方式，能够在确保所确定的最小加载值的准确性（也即确保所确定的第一临界载荷的准确性）的情况下，提高了确定第一临界载荷的效率。
85.此外，相对于直接根据第一加载值确定第一临界载荷的方式，这种方式能够更为精确地确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，即，提高了所确定的第一临界载荷的精度，从而进一步提高了臂架在使用过程中的安全性。
86.在一些实施例中，针对每种载荷，每次操作还可以包括如下步骤s4。
87.s4：在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值不小于第二预设阈值的情况下，针对每种载荷，执行下一次操作。
88.这里，在下一次操作中，第一范围的下限为零，第一范围的上限为第四加载值，第二范围的下限为第五加载值，第二范围的上限为本次操作中的最小加载值，第四加载值不大于第五加载值。即，在下一次操作中，基于重新确定的第一范围和第二范围再次执行前述步骤s2至步骤s4。
89.应理解，在下一次操作中，第一范围的上限和下限的差值大于第二范围的上限和下限的差值。
90.在一些实施例中，第四加载值可以小于第五加载值，例如，第四加载值可以接近第五加载值但不等于第五加载值。例如，第四加载值和第五加载值之间的差值可以小于或等于本次操作中的最小加载值的0.1%。
91.在另一些实施例中，第四加载值可以等于第五加载值。如此，进一步减少了部分加载值在后续载荷加载过程种被遗漏的情况，从而进一步提高了后续确定的第一临界载荷的准确性。
92.在一些实施例中，针对每种载荷，在下一次操作中可以根据步骤s2中所确定的本次操作中的最小加载值和预设缩减系数m（0.5＜m≤1），将零至本次操作中的最小加载值之间的范围划分为第一范围和第二范围。应理解，每次操作中的预设缩减系数可以相同或不同。
93.作为一些实现方式，在下一次操作中可以将本次操作中的最小加载值和预设缩减系数m乘积作为第一范围的上限和第二范围的下限中的一个，即第四加载值和第五加载值中的一个。
94.例如，针对臂架的重力载荷，在本次操作中所确定的最小加载值为900n，预设缩减系数m为0.8，可以确定在下一次操作中第一范围的上限为720n，并可以确定第二范围的下限为720n，即，第一范围为0至720n，第二范围为720n至900n；或者，可以确定第二范围的下限为720n，并可以确定第一范围的上限为719.5n，即，第一范围为0至719.5n，第二范围为720n至900n。
95.上述实施例中，在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值不小于第二预设阈值的情况下，针对每种载荷将继续执行下一次操作以确定第一临界载荷。如此，能够进一步提高所确定的第一临界载荷的精度，从而更进一步提高了臂架在使用过程中的安全性。
96.在一些实施例中，可以根据每次载荷加载下臂架的多个位置的应力，确定使臂架发生屈曲失稳的第二临界载荷，并采用第二临界载荷对第一临界载荷进行验证，以确定理论临界载荷。
97.例如，可以获取每次载荷加载下臂架中轴线上的多个位置的应力随位置变化的曲线，并根据多次载荷加载下的多个曲线确定使臂架发生屈曲失稳的第二临界载荷；又例如，可以获取每次载荷加载下臂架中轴线上的多个位置的应力对应的形变量（即受对应的应力影响所产生的位移）随位置变化的曲线，根据多次载荷加载下的多个曲线确定使臂架发生屈曲失稳的第二临界载荷。
98.在一些实施例中，采用第二临界载荷对第一临界载荷进行验证，以确定理论临界
载荷可以包括：在第一临界载荷和第二临界载荷之间的差值小于第三预设阈值的情况下，将第一临界载荷和第二临界载荷中的任意一个确定为理论临界载荷；在第一临界载荷和第二临界载荷之间的差值大于第三预设阈值的情况下，将第二临界载荷确定为理论临界载荷。
99.如此，通过采用另一方式确定的另一临界载荷对所确定的第一临界载荷进行验证，可以进一步确保所确定的理论临界载荷的准确性，从而更进一步提高了臂架在使用过程中的安全性。
100.在一些实施例中，根据理论临界载荷，可以确定使臂架发生屈曲失稳的工程临界载荷。如此，考虑到理论临界载荷仅是对臂架在理想受力情况下进行分析所得到的临界载荷，而在实际应用过程中可能会存在由臂架的焊接变形等制造误差的影响所产生的其他未被分析到的应力，故，基于理论临界载荷进一步确定使臂架发生屈曲失稳的工程临界载荷，能够提供工程实况下臂架在使用过程中所能承受的载荷的安全范围，从而更进一步提高了臂架在使用过程中的安全性。
101.图5是确定工程临界载荷的一些实现方式的流程示意图。
102.如图5所示，作为一些实现方式，可以按照图5所示的步骤502至步骤506确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。
103.在步骤502，建立臂架的简化模型。
104.这里，简化模型的力学约束条件少于有限元模型的力学约束条件。即，只要是力学约束条件少于本技术所建立的有限元模型的力学约束条件的模型均为简化模型。应理解，简化模型可以是非有限元模型。
105.图6是根据本公开一些实施例的简化模型的结构示意图。
106.如图6所示，建立的臂架的简化模型可以为矩形板600（即四边简支梁模型），矩形板600的两条对边（例如边1和边3）可以施加有简支梁对应的力学约束条件。
107.应理解，模型的力学约束条件越多说明模型能够更充分全面地反映部件的实际结构。
108.在步骤504，根据简化模型在有限元屈曲失稳求解算法下确定的第三临界载荷和在非有限元屈曲失稳求解算法下确定的第四临界载荷，确定临界载荷折减系数。
109.例如，采用前述图3至图4相关实施例中确定第一临界载荷的方式类似地确定第三临界载荷，并采用工程算法中的如下公式（1）至（5）所示的方式确定第四临界载荷：σ
1cr
=ρ
×
kσ
×
σeꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）σe=[π2e/12(1-μ2)]
ꢀ×
(t/b)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）β=a/b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）β≥1，kσ=8.4/w+1；β＜1，kσ=8.4/w+1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）w=σ2/σ1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（5）其中，σ
1cr
为第四临界载荷，σe为采用工程算法确定的理论临界应力值；w为应力分布计算系数，即最小应力σ2和最大应力σ1的比值；e 为材料的弹性模量；a和b分别为矩形板的长度和宽度；t为矩形板的厚度；μ为泊松比；kσ为简支梁的屈曲系数；ρ为板边弹性嵌固系数（例如可以取1.23）。
[0110]
作为一些实现方式，可以根据第三临界载荷和第四临界载荷的比值，确定临界载
荷折减系数。例如，临界载荷折减系数f=f1/ f2，其中，f1为第三临界载荷，f2为第四临界载荷。
[0111]
在步骤506，根据理论临界载荷和临界载荷折减系数，确定工程临界载荷。
[0112]
在一些实施例中，可以将理论临界载荷和临界载荷折减系数的乘积作为工程临界载荷。例如，工程临界载荷f=f3
×
f，其中，f3为理论临界载荷，f为临界载荷折减系数。
[0113]
上述实施例中，根据简化模型在有限元屈曲失稳求解算法下确定的第三临界载荷和在非有限元屈曲失稳求解算法下确定的第四临界载荷，确定临界载荷折减系数，并根据理论临界载荷和临界载荷折减系数，确定工程临界载荷。如此，可以确保所确定的工程临界载荷的准确性，提高了所提供的工程实况下臂架在使用过程中所能承受的载荷的安全范围的准确性，从而更进一步提高了臂架在使用过程中的安全性。
[0114]
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0115]
图7是根据本公开一些实施例的屈曲失稳分析装置的结构示意图。
[0116]
如图7所示，屈曲失稳分析装置包括建立模块701和确定模块702。
[0117]
建立模块701可以被配置为建立作业车的臂架的有限元模型，其中，臂架包括缠绕在臂架中的滑轮上并位于滑轮两侧的第一钢丝绳和第二钢丝绳，有限元模型中的钢丝绳的模型仅包括第一钢丝绳的模型。
[0118]
确定模块702可以被配置为确定等效为第二钢丝绳的应力的第一载荷，第一载荷和第一钢丝绳的应力之间的差值小于第一预设阈值；根据有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，每次载荷加载中所加载的载荷包括第一载荷，每次载荷加载中所加载的载荷的种类相同，不同次载荷加载中同一种载荷的加载值不同；以及，根据第一临界载荷，确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。
[0119]
在一些实施例中，屈曲失稳分析装置还可以包括执行上述任意一个实施例的其他操作的其他模块。
[0120]
图8是根据本公开另一些实施例的屈曲失稳分析装置的结构示意图。
[0121]
如图8所示，屈曲失稳分析装置800包括存储器801以及耦接至该存储器801的处理器802，处理器802被配置为基于存储在存储器801中的指令，执行前述任意一个实施例的方法。
[0122]
存储器801例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如可以存储有操作系统、应用程序、引导装载程序（boot loader）以及其他程序等。
[0123]
屈曲失稳分析装置800还可以包括输入输出接口803、网络接口804、存储接口805等。输入输出接口803、网络接口804、存储接口805之间、以及存储器801与处理器802之间例如可以通过总线806连接。输入输出接口803为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口804为各种联网设备提供连接接口。存储接口805为sd卡、u盘等外置存储设备提供连接接口。
[0124]
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，该计算
机程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例的方法。
[0125]
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一个实施例的方法。
[0126]
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0127]
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
[0128]
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解，可由计算机程序指令实现流程图中一个流程或多个流程和／或方框图中一个方框或多个方框中指定的功能。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0129]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0130]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0131]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种屈曲失稳分析方法，包括：建立作业车的臂架的有限元模型，其中，所述臂架包括缠绕在所述臂架中的滑轮上并位于所述滑轮两侧的第一钢丝绳和第二钢丝绳，所述有限元模型中的钢丝绳的模型仅包括所述第一钢丝绳的模型；确定等效为所述第二钢丝绳的应力的第一载荷，所述第一载荷和所述第一钢丝绳的应力之间的差值小于第一预设阈值；根据所述有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使所述臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，每次载荷加载中所加载的载荷包括所述第一载荷，不同次载荷加载中同一种载荷的加载值不同；根据所述第一临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。2.根据权利要求1所述的方法，其中，每种载荷具有对应的初始值，每次载荷加载中每种载荷的加载值为对应的初始值的同一倍数；根据所述多个有限元屈曲失稳求解结果，确定使所述臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷包括：按照倍数从小到大的顺序，依次执行至少两次载荷加载，直至某次载荷加载下的有限元屈曲失稳求解结果不满足预设收敛条件；根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定所述第一临界载荷。3.根据权利要求2所述的方法，其中，按照固定的载荷步执行所述至少两次载荷加载。4.根据权利要求2所述的方法，其中，根据该次载荷加载中每种载荷的第一加载值，确定所述第一临界载荷包括：针对每种载荷，执行至少一次操作，每次操作包括：确定第一范围和第二范围，所述第一范围的下限为零，所述第一范围的上限为第二加载值，所述第二范围的下限为第三加载值，所述第二范围的上限为所述第一加载值，所述第二加载值不大于所述第三加载值，所述第一范围的上限和下限的差值大于所述第二范围的上限和下限的差值；在所述第一范围内按照第一载荷步执行至少一次载荷加载，并在所述第二范围内按照第二载荷步执行至少两次载荷加载，以确定不满足所述预设收敛条件的有限元屈曲失稳求解结果对应的最小加载值以及满足所述预设收敛条件的有限元屈曲失稳求解结果对应的最大加载值，所述第一载荷步小于所述第二载荷步；在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值小于对应的第二预设阈值的情况下，根据本次操作中的最小加载值确定所述第一临界载荷。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二加载值等于所述第三加载值。6.根据权利要求4所述的方法，还包括：在本次操作中的最小加载值和最大加载值之间的差值不小于所述第二预设阈值的情况下，针对每种载荷，执行下一次操作；其中，在下一次操作中，所述第一范围的下限为零，所述第一范围的上限为第四加载值，所述第二范围的下限为第五加载值，所述第二范围的上限为本次操作中的最小加载值，所述第四加载值不大于所述第五加载值。7.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述第一临界载荷，确定使所述臂架发生屈
曲失稳的理论临界载荷包括：根据每次载荷加载下所述臂架的多个位置的应力，确定使所述臂架发生屈曲失稳的第二临界载荷；在所述第一临界载荷和所述第二临界载荷之间的差值小于第三预设阈值的情况下，将所述第一临界载荷和所述第二临界载荷中的任意一个确定为所述理论临界载荷；在所述第一临界载荷和所述第二临界载荷之间的差值大于所述第三预设阈值的情况下，将所述第二临界载荷确定为所述理论临界载荷。8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，还包括：根据所述理论临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的工程临界载荷。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：建立所述臂架的简化模型，所述简化模型的力学约束条件少于所述有限元模型的力学约束条件；根据所述简化模型在有限元屈曲失稳求解算法下确定的第三临界载荷和在非有限元屈曲失稳求解算法下确定的第四临界载荷，确定临界载荷折减系数；其中，根据所述理论临界载荷，确定使所述臂架发生屈曲失稳的工程临界载荷包括：根据所述理论临界载荷和所述临界载荷折减系数，确定所述工程临界载荷。10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述简化模型在有限元屈曲失稳求解算法下确定的第三临界载荷和在非有限元屈曲失稳求解算法下确定的第四临界载荷，确定临界载荷折减系数包括：根据所述第三临界载荷和所述第四临界载荷的比值，确定所述临界载荷折减系数。11.根据权利要求1所述的方法，其中，每次载荷加载中所加载的载荷还包括第二载荷，所述第二载荷包括所述臂架的臂端的重力载荷、所述臂端的弯矩载荷和所述臂架的重力载荷中的至少一种，每次载荷加载中所加载的载荷的种类相同。12.一种屈曲失稳分析装置，包括：被配置为执行权利要求1-11任意一项所述的方法的模块。13.一种屈曲失稳分析装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行权利要求1-11任意一项所述的方法。14.一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1-11任意一项所述的方法。

技术总结
本公开提供一种屈曲失稳分析方法、装置及计算机可读存储介质，涉及工程机械技术领域，方法包括：建立作业车臂架的有限元模型，臂架包括缠绕在臂架滑轮上并位于滑轮两侧的第一和第二钢丝绳，有限元模型中钢丝绳模型仅包括第一钢丝绳模型；确定等效为第二钢丝绳应力的第一载荷；根据有限元模型在多次载荷加载下的多个有限元屈曲失稳求解结果确定使臂架发生屈曲失稳的第一临界载荷，每次载荷加载所加载的载荷包括第一载荷，每次载荷加载所加载的载荷种类相同，不同次载荷加载中同一种载荷的加载值不同；根据第一临界载荷确定使臂架发生屈曲失稳的理论临界载荷。如此，提高了臂架在使用过程中的安全性。用过程中的安全性。用过程中的安全性。


技术研发人员：左其伟 靳翠军 程婷 陈栋 余海信
受保护的技术使用者：徐工消防安全装备有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/8/13