混凝土泵車(chē)臂架結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)研究.pdf

1、混凝土泵車(chē)自誕生以來(lái),發(fā)展迅速,在高層建筑、橋梁、水利設(shè)施等領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。金屬結(jié)構(gòu)的疲勞問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注,對(duì)疲勞的研究也已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)展開(kāi),混凝土泵車(chē)也不例外。作為混凝土泵車(chē)的核心部件,臂架的設(shè)計(jì)如今已經(jīng)能滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面的要求。但疲勞帶來(lái)的安全問(wèn)題仍是臂架設(shè)計(jì)面臨的重要課題,本文以混凝土泵車(chē)的臂架為研究對(duì)象,對(duì)其疲勞壽命進(jìn)行了研究分析。
　　眾所周知,計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,本課題借助

2、于有限元方法,采用專業(yè)的有限元疲勞分析軟件MSC/Fatigue對(duì)混凝土泵車(chē)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè),提出了一種在設(shè)計(jì)階段對(duì)泵車(chē)臂架進(jìn)行壽命計(jì)算、判斷疲勞薄弱位置的方法。目前泵車(chē)臂架結(jié)構(gòu)疲勞壽命的計(jì)算大多數(shù)基于試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù),而本文采用的基于有限元的疲勞壽命計(jì)算能提供各節(jié)臂架的壽命分布情況,在設(shè)計(jì)階段即可改進(jìn)壽命不合理的部位,節(jié)省設(shè)計(jì)成本和縮短設(shè)計(jì)周期。本文的主要研究工作包括如下內(nèi)容:
　　分析了疲勞相關(guān)的基礎(chǔ)理論,總結(jié)了幾種常規(guī)的

3、疲勞分析方法,結(jié)合混凝土泵車(chē)臂架的實(shí)際情況,確定其疲勞類(lèi)型為機(jī)械高周疲勞,可采用名義應(yīng)力法對(duì)臂架進(jìn)行疲勞壽命分析。進(jìn)而對(duì)名義應(yīng)力疲勞分析所需的S-N曲線以及疲勞累積損傷理論和影響疲勞強(qiáng)度的主要因素進(jìn)行研究分析。
　　研究了專業(yè)的疲勞分析軟件MSC/Fatigue的疲勞分析方法和分析流程,探討了MSC/Fatigue三種主要的疲勞分析方法的選取準(zhǔn)則,最終確定在有限元瞬態(tài)應(yīng)力響應(yīng)的基礎(chǔ)上采用S-N全壽命分析法對(duì)混凝土泵車(chē)臂架進(jìn)行壽命預(yù)

4、測(cè)分析。
　　根據(jù)已經(jīng)確定的分析方法,首先采用Pro/E進(jìn)行三維建模,然后利用Hypermesh劃分網(wǎng)格,在Patran中進(jìn)一步完成有限元建模;對(duì)臂架水平工況進(jìn)行疲勞受力分析,在有限元模型上加載,最后提交Nastran進(jìn)行瞬態(tài)應(yīng)力響應(yīng)計(jì)算,查看分析應(yīng)力響應(yīng)。
　　運(yùn)用疲勞分析軟件MSC/Fatigue,根據(jù)Nastran計(jì)算的應(yīng)力譜,分別對(duì)各節(jié)臂架進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算,然后查看疲勞壽命的大小及壽命分布情況,為臂架設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依