我国制造业的快速发展,对于钢铁的需求十分旺盛。然而,每年因锈蚀而报废的钢铁占年产量的十分之一,避免资源浪费需要对锈蚀表面除锈,大部分表面距离地面有一定高度,针对现有除锈方式负载小稳定性差等问题,本文提出一种基于新型剪式可展结构的壁面除锈移动升降一体集成装置总体方案,并着重研究新型剪式可展结构在除锈过程中的稳定性、动力学和振动特性,验证该方案的可靠性。主要内容如下:1、总体方案研究与稳定性分析。提出一种能够均匀受载的新型剪式可展结构,并基于此结构研究壁面除锈移动升降一体集成装置总体方案。针对新型剪式可展结构着重分析其稳定性,通过求解挠曲线微分方程得到随着伸展高度变化的结构失稳载荷,分析表明该结构稳定性和负载能力较强,满足实验要求。2、研究新型剪式可展结构展开动力学特性。推导单元质量矩阵并组装整体质量矩阵,结合杆长、铰接点和边界约束条件,建立带拉格朗日乘子的动力学方程。采用Baumgarte坐标速度违约稳定法进行修正,编写求解算法得到展开过程的位移、速度和加速度理论解,分别搭建ADAMS虚拟样机和实物样机对展开过程参数进行测量,比较6s内的变化值,结果吻合度较高,验证该理论数值方法的合理性。3、研究新型剪式可展结构及其关键构件的模态参数。利用ANSYS分析计算模态参数、锤击法分析试验模态参数,分别对比计算模态频率和试验模态频率确定前10阶固有频率,通过频响函数和相干函数进行验证,结果表明阶次频率识别误差很小。4、除锈过程中新型剪式可展结构的振动特性分析以及疲劳寿命预测。搭建模拟锈蚀壁面除锈实验台,测量三个方向的激励时域信号,通过傅里叶变换和平滑处理得到加速度功率谱。分析四种不同激励组合下的随机振动应力响应PSD,分析响应峰值产生的原因和结构对激励响应最大的方向。改进材料现有的S-N曲线,基于改进三区间法对结构进行随机振动疲劳寿命估计,并优化结构消除共振。研究工作不仅为不同高度锈蚀表面除锈作业提供了可行的移动升降一体总体方案,而且为剪式可展结构的稳定性和动力学分析做出了具有一定指导性和参考性的研究。