37米混凝土泵车臂架结构强度与振动特性研究

摘要

本文综合了国内外混凝土泵车发展相关的参考文献,阐述了泵车的发展历史及现状。对臂架系统的研究现状及国际上泵车发展趋势作了详细介绍,并根据某公司多年来泵车故障样本进行了统计分析,总结得到了泵车结构件发生故障破坏的规律,提出了泵车臂架结构强度设计的重要性。最后,结合理论分析、试验研究、仿真计算方法,建立了有限元分析模型和动力学仿真分析模型,利用MSC公司的CAE软件进行了静强度分析、动响应分析和疲劳寿命分析,并利用某公司生产的37米泵车在施工工地进行了多工况、多排量等复杂状况下的试验,依据试验数据和有限元计算结果分析了泵车臂架系统产生疲劳开裂等破坏的原因,为进一步研究泵车系统提供了理论依据和试验方法。并基于疲劳理论研究成果,利用有限元方法对臂架结构疲劳寿命进行了预测,主要内容如下:
　　 1、通过对Pro/engineer、MSC patran、MSC nastran软件的综合运用,建立了混凝土泵车臂架的有限元模型,并对泵车臂架结构强度进行了分析;
　　 2、采用MSC nastran软件,对泵车臂架结构振动特性进行了分析,获得了臂架结构振动规律,并对泵车振动特性进行了试验测试,进行了试验验证;
　　 3、选用了多种传感器对泵车系统进行了试验,对传感器型号、测点位置的选取,泵车施工工况的确定等进行了分析研究,并获得了准确的试验数据,为后续泵车结构振动特性分析提供了数据样本。
　　 4、根据实验得到的载荷时间历程和有限元分析分析获得的载荷,利用MSC fatigue软件对泵车臂架结构进行寿命估算和分析,获得了臂架结构的疲劳寿命分布云图。
　　 经过综合分析,本文提出了在对泵车臂架进行疲劳分析时,应该采用准静态法获得危险部位应力,才能泵车臂架疲劳寿命做出准确的评估,把有限元分析结果和故障样本统计分析结果对比,可知泵车上故障发生频次比较高的部位和疲劳寿命分析结果基本一致,相互印证分析方法和建立模型的正确性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 混凝土泵车的发展概况

1.1.1 混凝土泵车国外发展概况

1.1.2 混凝土泵车国内发展概况

1.1.3 混凝土泵车发展趋势

1.2 混凝土泵车臂架的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.3.1 课题来源

1.3.2 课题研究的意义

1.3.3 本文研究的内容

第二章 泵车臂架结构有限元建模及强度分析

2.1 泵车臂架结构特点和技术参数

2.1.1 泵车臂架结构特点

2.1.2 臂架结构主要技术参数

2.2 混凝土泵车臂架模型的建立

2.2.1 模型简化

2.2.2 网格的生成

2.2.3 约束和载荷施加

2.2.4 臂架工作工况的确定

2.3 臂架结构静强度计算结果

2.4 优化方案与计算结果

2.5 本章小结

第三章 臂架结构瞬态响应及频率响应分析

3.1 动力学分析基本理论

3.2 有限元模型的修改

3.2.1 载荷施加

3.2.2 动响应分析结果

3.3 本章小结

第四章 泵车臂架结构动应力试验及疲劳寿命分析

4.1 试验目的

4.2 试验工况选择

4.3 测点布置

4.3.1 电阻应变测试原理

4.3.2 测点位置选择

4.4 试验数据分析

4.4.1 臂架上各测点应变-时间历程

4.4.2 试验数据与仿真数据对比分析

4.5 泵车臂架结构的P-S-N曲线确定

4.5.1 材料S-N曲线

4.5.2 泵车臂架构件P-S-N曲线

4.6 危险点应变时间历程分析

4.6.1 臂架结构准静态法使用条件

4.6.2 臂架结构准静态法基本理论

4.7 泵车臂架结构疲劳寿命分析

4.8 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果