装载机前车架强度与局部焊接应力分析

摘要

装载机前车架是连接后车架和工作装置的重要部件，其它部件装配在其上并与之形成一定的配合，除了承受自身重量，在作业和行走过程中还承受工作装置传来的力和力矩，前车架的强度、刚度都直接影响整机的使用效果。装载机前车架主要是通过一些钢板焊接而成的，结构较为复杂，载荷工况复杂多变，在使用过程中经常发生个别位置强度不足及焊缝开裂现象，严重影响整车安全与使用寿命。
　　 本文以某型号装载机为研究对象，利用三维实体软件Pro/E、动力学仿真软件ADAMS、有限元仿真软件Hyperworks和ANSYS完成对装载机模型作业过程的模拟、前车架的强度分析和局部焊接应力分析。
　　 通过三维实体软件Pro/E完成装载机从车架到工作装置的实体建模，联合运用动力学仿真软件ADAMS对装载机进行动态仿真模拟，得到前车架在各工况下的载荷值。验证了Pro/E与ADAMS联合运用的可行性并提高了工作效率。
　　 利用专业的网格划分软件Hyperworks中的Hypermesh模块完成对装载机前车架的网格划分工作，缩短了网格划分时间并提高网格划分质量，在ANSYS软件中完成对各个工况下前车架的强度分析，找到了结构薄弱部位。
　　 根据对前车架的强度分析结果，对比工程中前车架易发生焊接开裂的地方，利用ANSYS软件提供的生死单元技术完成局部焊接应力分析，计算典型焊缝开口角度的焊接应力，获得其对应的应力分布及其规律。
　　 本研究为装载机前车架的设计提供了理论依据，对焊缝开口角度提供了指导意见，为动力学分析及优化奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景及意义

1.3 装载机前车架国内外研究现状及发展概况

1.4 课题研究的内容与方法

第2章 装载机前车架载荷分析

2.1 轮式装载机及前车架

2.1.1 装载机结构及性能参数

2.1.2 前车架结构及特点

2.2 装载机工况分析

2.3 小结

第3章 装载机虚拟样机的建立及动力学仿真

3.1 虚拟样机技术与相关软件介绍

3.2 装载机虚拟样机的建立

3.2.1 零部件三维模型的建立

3.2.2 装载机虚拟样机仿真模型的建立

3.3 装载机的动力学仿真分析

3.3.1 装载机的自由度计算

3.3.2 多刚体系统动力学方程的建立

3.3.3 动力学仿真分析

3.4 小结

第4章 装载机前车架有限元分析

4.1 有限单元法

4.1.1 有限单元法的发展

4.1.2 有限单元法的基本思想

4.2 有限单元法的应用软件介绍

4.2.1 ANSYS简介

4.2.2 Hyperworks简介

4.3 装载机前车架有限元模型的建立

4.3.1 几何模型的简化

4.3.2 有限元模型的生成

4.4 前车架的有限元强度分析

4.5 小结

第5章 焊接应力有限元分析

5.1 焊接与焊接接头简介

5.1.1 焊接简介

5.1.2 焊接接头

5.2 焊接应力的产生机理

5.3 焊接应力有限元分析

5.4 小结

第6章 结论与展望

6.1 总结

6.2 今后的工作与展望

致谢

参考文献

附 录

在学期间发表的学术论文