液压强夯机主转台焊缝疲劳寿命评估.pdf

试验 研究 T e s t a n d R e a s e a r c h 液压强夯机主转台焊缝疲 劳寿命评估 刘本学 ， 李霞， 张军 郑州大学机械工程学院 * 摘要 l 为分析某液压强夯机主转台设计初始可能存在的薄弱环节，应用 a b a q u s软件对主转台进行动力学响应分析 ， 并 在 L MS V i r t u a 1 ． L a b L MS V L 软件下， 采用名义应力法求出主转台的热点位置。在最危险的热点位置建立主转台焊缝二 级子模型 ， 利用子模型的瞬态动力学响应结果计算该结构极限载荷下最危险位置的寿命值 ， 为产品的结构优化和改进提供 参考依据 。 关键词 强夯机； 名义应力法 ； 子模型 ； 焊缝疲劳； 寿命评估 液压强夯机是用于地基加固的地基处理设备 ，其工 作原理为 利用专用的设备将重锤提升到一定的高度 ， 然 后突然释放使其 自由下落 ，以巨大的冲击能量作用在地 基上 ， 对地基产生极大的冲击波 ， 用以克服地基土颗粒间 的各种阻 力， 使地基得以加固[1 】 。液压强夯机具有冲击能 量大 ， 提升及卸载方便 ， 土壤的压实度高等优点， 得到大 量应用。 液压强夯机臂架及主转台等部件为焊接结构 ， 在 工作的过程中承受着重载提升和突然卸载的交变载荷作 用， 存在着发生焊缝疲劳断裂的危险， 为提高设备的可靠 性， 需对其开展疲劳耐久性研究。 本文以某型号液压强夯 机为研究对象 ， 利用有限元软件 A b a q u s 建立了液压强夯 机的整机瞬态动力学模型 ， 模拟该机夯锤突然下落后对 整机的动态影响， 在瞬态动力学分析结果的基础上 ， 应用 L Ms v L疲劳分析软件得到主转台的初始热点位置。 为评 估最危险点处的疲劳寿命 ， 在原有整机模型网格边界基 础上 ， 在最危险点位置， 应用一级和二级子模型得到最危 险点的瞬态动力学响应 ，并对最危险焊缝位置的子模型 的疲劳寿命进行研究。 1 液压强夯机主转台瞬态动力学分析 强夯机工作过程 中的突然卸载是典型的瞬态动力学 问题 ， 其结构在工作过程中由于冲击和 自身振动而受到的 ．1 e 基金项目 国家自然科学基金资助项 目 5 1 1 0 7 1 2 1 作者简介 刘本学 1 9 7 7 一 ， 男， 河南新蔡人， 讲师 ， 博士， 研究方向 动力学仿真、 结构疲劳耐久性评估。 2 6 I 工 稚 杠 械 l 2 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 试验 研究 Te s t a nd Re a se a r ch 过结构优化 、 改进设计等 ， 提高整机 的使用寿命。 3 结束语 通过对某液压强夯机 的整机瞬态动力学分析 ，得到 了主转台的瞬态动力学响应 。 在 L MS v L的 D u r a b i l i t y 模 块中利用名义应力法 ，初步找到该液压强夯机主转台的 热点位置 ，并对最危险的热点位置进行了二级子模型分 析。 通过整体模型和子模型的动力学响应分析， 得到了焊 趾位置处子模型 的瞬态动力学响应。在 D u r a b i l i t y 中 ， 利 用瞬态动 力学疲劳求解 功能以及缺 口应力法 的计算 内 核 ， 得到了该液压强夯机主转台焊趾处的疲劳寿命 ， 为结 构的性能评估和结构改进提供了参考数据。 参考文商 } [ 1 1 伺长明．强夯法 的发展现状与展望 圃．中国水运 。 2 0 1 0 l o 4 1 8 6 1 8 7 ． [ 2 ] Ha s a n， S h a fi u l ； A1 一 Hu s s e i n ， Mo h a me d ； He r ma n n ， U ． H； S a f o u h i ， H a s s a n3 ． I nt e mc ti v e a nd d y na mi ci nt e g r a t e d m o du l ef o rmo b il e c r g d l e s u p p o r ti n g s y s te md e s ／g n田．J o u rea ／ o f Co n s t r u c ti o n E n n e e r i n g a n d Ma n a g e me n t ， 2 0 1 0 ， 1 3 6 2 1 7 9 1 8 6 ． f 3 J V o r mw a l d ， M， a n d T ． S e e g e r ． C r a c k I n i ti a ti o n L i f e E s t i ma ti o n s f o r N o t c he d S pe c i m e n s w 幽 R e s i d u a l Str e s s e s Ba s e d o n Lo c a l S t r a i n s 锄．1 n E Ma c h e r a u c h ， V ．Ha u k ． E d s ． Re s i d u a l S t r e s s e s i n S c i e n c e an d Te c h no l o g y， S ． 7 4 3 7 5 0 。 D GM l n f o r m a t i o mg e s e l l s 曲 a r t ,1 9 8 Z f 4 JHo b b a c h e r A． e t a 1 ． Re c o mme n d a ti o n s f o r a s s e s s me n t o fwe l d i m p e r f e c ti o n s i n r e s p e c t ofti g u e I s ] ． Ⅱ d o c ． XI I I 一 1 2 6 6 8 8 ／ X V-6 5 9 -8 8 ． 1 5 1 Ko吐 g e n V ． B． ， O h v i e r R， S e e g e r T ． F a ti g u e ana l y s i s of w e l d e d c o ml e c ti o n b as e d 0 12 l o c a l s tr e e I s ] ． I I W d o c u me n t XI I I -Z 4 0 8 -91 ．I 9 9 1 ． 通信地址 河南省 郑州市 科学大道 1 0 0号郑州大学机 械工 程学院 4 5 0 0 0 1 收稿日期 2 0 1 4 - 0 2 - 1 0 小型履带式搬运车工作装置受力分析 王志强 ’ ， 卞学良 ， 卞春艳 ， 杜锋坡 。 1 ． 河北工业大学土木工程学院； 2 ． 河北工业大学机械学院； 3 ． 石家庄军械技术研究所 摘要 l 小型履带式搬运车工作装置是一种由约束双平行四杆机构构成的装置， 该工作装置可保证装卸过程中货物始终保 持平动 ， 使工作安全可靠。由于工作装置由两个平行四杆机构串联组成， 利用导轨约束其运动轨迹， 机构受力复杂。 采用静力 学方法 ， 对工作装置进行了受力分析， 建立主臂液压缸和举升臂液压缸力学方程， 基于 MAT L AB编程分别对自装卸过程的 主臂液压缸和举升过程的举升臂液压缸的力学性能进行了仿真分析。研究内容为该类型工作装置设计提供了理论基础。 关键词 搬运车； 工作装置 ； 约束双平行四杆机构； 力学方程 作者简介 王志强 1 9 7 1 一 ， 男， 河北唐山人， 讲师， 硕士， 研究方向 交通运输车辆工程。 3 0 l 札械I 2 0 1 4 ， 7 I l { l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m