液压挖掘机工作装置有限元分析与焊接疲劳寿命预测

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目液压挖掘机工作装置有限元分析与焊接疲劳寿命预测作者姓名张净华学科专业机械设计及理论指导教师姜文光教授2015年5月中图分类号：TH122学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文液压挖掘机工作装置有限元分析与焊接疲劳寿命预测硕士研究生：张净华导师：姜文光教授申请学位：工学硕士学科专业：机械设计及理论所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月26日授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalDe

2、signandTheoryFINITEELEMENTANALYSISANDWELDEDFATIGUELIFEPREDICTIONOFHYDRAULICEXCAVATORWORKINGDEVICEbyZhangJinghuaSupervisor:ProfessorJiangWenguangYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《液压挖掘机工作装置有限元分析与焊接疲劳寿命预测》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独

3、立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《液压挖掘机工作装置有限元分析与焊接疲劳寿命预测》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文

4、的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要液压挖掘机是一种重要的工程机械产品，广泛应用于建筑、交通、水利、采矿、国防、农业及城市建设等众多领域，在现代工程建设中起着举足轻重的作用。液压挖掘机工作装置的性能是整机先进性的重要标志。由于挖掘机恶劣的工作环境，其工作装置在剧烈的冲击振

5、动下往往出现结构变形、共振、焊接位置疲劳磨损等破坏，所以挖掘机工作装置的强度、可靠性以及结构的合理性对挖掘机的工作性能有直接的影响。因此，对于挖掘机工作装置的研究具有十分重要的意义。本文以某中型液压挖掘机工作装置为研究对象。首先，对挖掘机的挖掘力和挖掘阻力进行了理论分析计算，建立了复合挖掘工况下的数学模型。其次，利用ANSYS软件的APDL语言建立整机的参数化三维有限元模型，对四种危险工况进行静力分析，获得了工作装置的应力分布等详细力学性能。通过对挖掘机工作装置的模态分析，确定了结构的固有频率和模态振

6、型。再次，将挖掘机工作装置三维模型通过接口软件SolidWorks导入ADAMS环境中，进行动力学仿真，获得工作装置各铰点在整个挖掘过程中的载荷变化值，将这些载荷直接加载到有限元模型对应的铰点处，进行有限元仿真分析，从而可以获取工作装置任意一点的应力时间历程曲线，最后，阐述了焊接疲劳理论并详细介绍了目前国际上广泛采用的两种焊接评估标准：BS标准和IIW标准，对确定的焊接疲劳评估点提取其应力时间历程曲线进行雨流计数统计，得到载荷历程中的各级循环应力，结合线性累积损伤理论，采用上述两种疲劳评估标准计算出工

7、作装置各评估点的焊接疲劳寿命。该论文的研究分析成果为同类型产品的设计研发提供了新的方法，具有较高的参考价值。关键词：液压挖掘机；有限元分析；动力学仿真；焊接疲劳寿命-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractHydraulicexcavatorisaimportantconstructionengineeringmachinery,whichiswidelyusedinbuildingindustry,railway,waterconservancy,theminingindustry,nation

8、aldefenseproject,andurbanconstructionandsoon,whichplayedadecisiveroleinthemodernengineeringconstruction.Hydraulicexcavatorworkingperformanceismainlydecidedbytheworkingdevice.BecauseofitsworkingCharacteristic,theworkingdeviceofexc