举高消防车作为高层建筑灭火救援的主战装备,由于其机动灵活、稳定可靠的独特优势,广泛应用于城市住宅、大型石油化工装置区等火灾的扑救,随着近年来城市化进程的不断加快,对举高消防车的总体性能也提出了更高的要求。伸缩臂管系统作为举高消防车的关键零部件,其结构安全性和工作性能对举高消防车的总体性能具有重要影响,因此,伸缩臂管系统已经成为举高消防车行业的一个重点研究领域,对伸缩臂管系统结构进行安全和管损方面的研究具有非常重要的意义。本文以某型螺旋臂架式举高消防车的伸缩臂管系统为研究对象,首先对螺旋臂架式举高消防车的结构组成和主要技术参数进行详细阐述,利用Creo和ANSYS软件联合建立起伸缩臂管系统有限元模型,并针对其两种典型危险作业工况进行静力学分析,获得伸缩臂管系统的应力及位移分布云图。根据静力学分析结果,采用响应面优化法对伸缩臂管系统所留设计余量较大的固定支座进行多目标优化,结果表明轻量化效果显著,且应力集中现象有所改善,优化后的伸缩臂管系统整体结构受力更加均匀,结构安全性有所提高。其次,采用Block Lanczos法对优化后的伸缩臂管系统展开动态特性研究,提取得到伸缩臂管系统前六阶固有频率和振型变化规律,并通过与外部激励频率进行对比判断,从而规避由外部激励所引起的共振危害;然后针对伸缩臂管系统在复杂载荷作用下容易发生屈曲失稳的问题,对伸缩臂管系统进行特征值屈曲分析,利用特征值来判定伸缩臂管系统的结构稳定性,结果表明伸缩臂管系统满足结构设计要求,进一步保证伸缩臂管系统结构的安全性和可靠性。最后,基于FLUENT流体计算分析软件,得到伸缩臂管系统在最大作业高度工况下做非定常湍流的压力和速度分布云图,根据分析结果计算出伸缩臂管系统的压力损失,并针对其内空管道末端压力损失较大这一设计缺陷,提出相应结构改进方案,改进后的伸缩臂管系统结构更加合理,压力损失明显减小,取得了较好的改进效果。本文研究成果为该型螺旋臂架式举高消防车项目的自主研发奠定基础,具有重要的应用价值。