本文關(guān)鍵詞：裝載機(jī)前車架疲勞壽命預(yù)測與仿真優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 前車架 動(dòng)力學(xué)仿真 有限元分析 疲勞壽命預(yù)測 優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：輪式裝載機(jī)廣泛應(yīng)用于港口工程、礦業(yè)開采等施工領(lǐng)域，工作環(huán)境惡劣、作業(yè)強(qiáng)度高，前車架作為其主要承載基體容易發(fā)生破壞失效，提高前車架結(jié)構(gòu)的疲勞壽命對提升裝載機(jī)整機(jī)性能、提高裝載機(jī)作業(yè)效率有著重要的意義。本文依托橫向課題（S512141）“結(jié)構(gòu)件試驗(yàn)臺泵站系統(tǒng)”，針對某型輪式裝載機(jī)前車架結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測與優(yōu)化問題展開研究。分別采用多體動(dòng)力學(xué)與有限元相結(jié)合的仿真方法、被試樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)室加速壽命試驗(yàn)方法等，對裝載機(jī)前車架結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測，應(yīng)用導(dǎo)重準(zhǔn)則法對前車架現(xiàn)行結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。 論文主要研究內(nèi)容包括： （1）前車架動(dòng)態(tài)特性研究。分析輪式裝載機(jī)作業(yè)工況及前車架系統(tǒng)受力狀況，計(jì)算裝載機(jī)各種工況下的工作阻力；建立輪式裝載機(jī)整車機(jī)構(gòu)多體動(dòng)力學(xué)仿真模型，進(jìn)行模擬完整作業(yè)工況過程的前車架動(dòng)力學(xué)分析，獲取前車架時(shí)域載荷歷程。通過分析得知：前車架在插入、舉升及卸載工況中的承載狀況最為嚴(yán)重，在開始舉升與舉升到位時(shí)刻伴隨沖擊震蕩。 （2）前車架有限元分析。建立裝載機(jī)前車架有限元模型，進(jìn)行基于時(shí)域載荷歷程的前車架動(dòng)態(tài)有限元分析；獲得前車架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)狀態(tài)，對前車架結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)部位進(jìn)行評估。通過應(yīng)力分析獲知：前車架在舉升與卸載工況中的應(yīng)力響應(yīng)復(fù)雜，應(yīng)力集中狀況嚴(yán)重，整體應(yīng)力水平最高，峰值應(yīng)力達(dá)到186.8Mpa，整體安全系數(shù)為1.85；舉升工況與卸載工況是前車架結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)。 （3）前車架疲勞壽命預(yù)測。分析并確定針對前車架疲勞壽命的評定方法、計(jì)算準(zhǔn)則及前車架材料力學(xué)特性；創(chuàng)建前車架疲勞壽命分析模型，預(yù)測前車架在典型作業(yè)工況下的疲勞壽命為6178小時(shí)，整體安全系數(shù)為0.74；通過加速壽命實(shí)驗(yàn)方法反推預(yù)測前車架疲勞壽命區(qū)間為（4167，，6250）小時(shí)，整體安全系數(shù)區(qū)間為（0.52，0.78）。兩種疲勞壽命預(yù)測結(jié)果區(qū)間內(nèi)一致，本文研究后認(rèn)為該前車架未達(dá)到8000小時(shí)的預(yù)期壽命要求；不滿足礦山用輪式裝載機(jī)車架在全壽命周期內(nèi)（3至5年）不允許發(fā)生失效的要求。 （4）前車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在對前車架進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，采用導(dǎo)重準(zhǔn)則法，按照等強(qiáng)度原則，對前車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的前車架：最大應(yīng)力下降到60.66Mpa，總體強(qiáng)度安全系數(shù)提升至5.69；最小工作壽命為19090小時(shí)，整體疲勞安全系數(shù)提升至2.29。
【關(guān)鍵詞】：前車架 動(dòng)力學(xué)仿真 有限元分析 疲勞壽命預(yù)測 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH243
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景與目的9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容12-13
• 第2章 動(dòng)力學(xué)仿真、有限元分析與疲勞壽命預(yù)測相關(guān)理論13-24
• 2.1 系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)理論13-14
• 2.2 空間問題有限元法14-18
• 2.3 疲勞壽命評定理論18-20
• 2.4 導(dǎo)重準(zhǔn)則法優(yōu)化理論20-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 裝載機(jī)前車架動(dòng)力學(xué)仿真研究24-39
• 3.1 輪式裝載機(jī)作業(yè)阻力24-27
• 3.2 裝載機(jī)整車機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模27-34
• 3.2.1 整車機(jī)構(gòu)仿真模型27-29
• 3.2.2 仿真作業(yè)工況29-30
• 3.2.3 載荷與驅(qū)動(dòng)30-34
• 3.3 裝載機(jī)前車架動(dòng)力學(xué)仿真分析34-37
• 3.3.1 裝載機(jī)作業(yè)工況仿真34-35
• 3.3.2 前車架動(dòng)態(tài)特性35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第4章 前車架有限元分析與疲勞壽命預(yù)測39-49
• 4.1 前車架有限元分析39-45
• 4.1.1 有限元前處理39-41
• 4.1.2 邊界條件與載荷41-42
• 4.1.3 前車架應(yīng)力分析42-45
• 4.2 前車架疲勞壽命預(yù)測45-47
• 4.2.1 材料特性與載荷信息45-47
• 4.2.2 前車架疲勞壽命分析47
• 4.3 本章小結(jié)47-49
• 第5章 前車架疲勞試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化49-63
• 5.1 前車架疲勞試驗(yàn)研究49-56
• 5.1.1 疲勞試驗(yàn)方法49-50
• 5.1.2 疲勞試驗(yàn)加載力50-53
• 5.1.3 疲勞試驗(yàn)加載次數(shù)53-54
• 5.1.4 試驗(yàn)結(jié)果分析54-56
• 5.2 前車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化56-61
• 5.2.1 前車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化56-58
• 5.2.2 前車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化驗(yàn)證58-61
• 5.3 本章小結(jié)61-63
• 第6章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 研究結(jié)論63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-68
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：766633