矿用挖掘机斗杆耳板焊缝疲劳寿命预测研究

通过名义应力法与热点应力法对矿用大型挖掘机斗杆耳板的角焊缝焊趾处疲劳强度进行分析,结果表明:在同一级载荷谱下,随着角焊缝焊脚尺寸的增大,斗杆的损伤近似符合四次非线性递减函数,寿命逐渐递增。在热点路径与热点位置相同时,耳板角焊缝损伤和寿命与焊脚尺寸呈现递增关系。基于热点应力法和名义应力法的斗杆寿命分别不超过26 316 h和10 700 h,分析误差分别约为13.8%和12.2%。2种方法均适用于斗杆耳板的焊缝疲劳寿命预测。     

矿用挖掘机斗杆的动态特性

挖掘机由于工作环境恶劣,矿岩块度不均匀,启制动频繁等原因,作业中常常会发生堵转现象,斗杆是直接受到冲击的主要构件,遭受破坏的可能性最大,长期以来其性能的好坏一直是生产企业和设计部门共同关心的问题。分析了疲劳破坏交变应力产生的主要原因-强迫振动,讨论在堵转工况下斗杆动应力的变化特性,输出斗杆的应力-时间历程,探讨动应力对斗杆局部的影响,为提高斗杆强度、刚度、可靠性提供必要的参考。     

挖掘机多体系统有限元分析与疲劳寿命预测

以某20 t液压挖掘机为对象,对工作状态下的挖掘机进行应力测试,采集其工作载荷谱。运用SolidWorks建立挖掘机三维实体全装配模型,应用ABAQUS进行多体系统的有限元分析,确定各工况下挖掘机的危险部位,并进一步进行针对性分析,将测试数据与有限元分析结果导入fe-safe进行疲劳寿命预测。研究表明:挖掘机销轴铰接处应力较大,尤其在斗杆与动臂铰接处以及斗杆与铲斗铰接处;零部件不同部位的疲劳寿命存在较大差异,如动臂侧板的疲劳寿命远高于动臂销轴铰接处,表明产品设计存在进一步优化的空间。     

WYD260矿用液压挖掘机工作装置强度分析与轻量化设计

为减轻WYD260矿用液压挖掘机工作装置质量,采用多体动力学方法,建立了工作装置刚柔耦合模型,分析了工作装置各位置斗杆液压缸挖掘力、铲斗液压缸挖掘力及工作装置强度,在斗杆液压缸最大挖掘力位置,工作装置动臂、斗杆静态应力最大。采用离散元方法,建立了矿山岩石离散元模型,分析了斗杆挖掘工况铲斗的动态挖掘阻力,并分析了工作装置挖掘、举升、回转过程中动臂、斗杆的受力与应力,得到了斗杆最大动态应力与工作装置位置的关系。对比斗杆静态最大应力、动态最大应力,认为最大应力对应的斗杆受力为斗杆最大外载荷。采用有限元拓扑优化方法,施加斗杆最大外载荷,对斗杆进行了结构优化,使斗杆质量减轻了2.3 t。研究结果表明,通过工作装置结构强度分析与拓扑优化方法,能够达到工作装置轻量化设计的目的。     

WK-4电动挖掘机斗杆裂纹分析和控制

河北迁安唐钢棒磨山铁矿河北迁安064409电动挖掘机WK-4在使用过程中斗杆经常出现前挡板与前齿条接合处沿斗杆高度方向开裂现象。当裂纹沿腹板厚度、高度方向延伸,斗杆就报废了。为了延长旧斗杆的使用寿命,对斗杆的结构、工况等进行了分析和控制。1斗杆工作特点细长杆、大变载荷,承受弯曲冲击和疲劳应力等,故斗杆要求具有抵抗各种载荷的能力。为了保证斗杆精度和使用寿命,图1斗杆受力用寿命,根据其工作特性,要求斗杆具有较高的强度和足够的冲击韧性。斗杆受力分析如图1所示,各力对O点的力矩方程要求必须具备下列条件F1R1≥GH+F2R2式中G—…     

矿用挖掘机斗杆过渡断面的结构优化

通过构造斗杆典型工况下的三维参数化优化模型,利用Ansys有限元方法分析对其危险部位的应力状态特征与分布进行了分析,并据此对结构的几何参数进行优化设计。结果表明优化模型可行,优化后的断面结构可以在保证斗杆重量最小化的同时,改善局部的应力分布状况,提高斗杆整体的机械性能。     

两种工况下XE65D型挖掘机大臂和斗杆的有限元分析

为了了解XE65D型挖掘机在各种挖掘工况下大臂和斗杆的受力与变形,发现结构中的薄弱环节,建立了大臂和斗杆的有限元计算模型,通过斗杆液压缸挖掘和铲斗液压缸挖掘2个工况下的计算和分析,掌握了大臂和斗杆的整体力学水平和应力分布,得到了挖掘时大臂和斗杆的变形量,找出了大臂和斗杆的应力集中部位和最大受力点,为挖掘机大臂和斗杆的结构改进提供了重要依据。     

液压挖掘机工作装置断裂分析

首先对液压挖掘机的斗杆进行受力分析,提出斗杆存在的2种断裂方式:疲劳断裂和脆性断裂,然后分析了导致2种断裂的影响因素,对斗杆在最大挖掘力时的抗弯强度和剪切强度进行校核。     

挖掘机斗杆残余应力测量和分析

对采用新结构、新材料、新工艺的挖掘机斗杆及其它两种斗杆分别进行了残余应力的测量与分析。     

2100BL挖掘机斗杆有限元强度分析

应用SuperSAP程序对2100BL型挖掘斗杆进行了强度分析，得出不同工况下的最大应力值及危险截面位置该结果与P＆H公司发布的维修公告一致，为进一步改进结构设计提供了依据。     

软岩巷道在周边爆破反复作用下的损伤疲劳破坏

本文分析了软岩巷道围岩在远区爆破弱应力波反复作用下的损伤疲劳破坏机理,认为：岩石在周期性荷载作用下会产生疲劳损伤,所引起的力学性能变化对岩体工程的长期稳定性有重要影响;岩石的疲劳破坏存在门槛值,只有在局部应变或损伤疲劳累积达到疲劳裂纹扩展门槛时,疲劳裂纹才会形成和扩展;岩石疲劳裂纹的起裂韧度比其断裂韧度小得多,因此岩石会在远低于其断裂韧度的循环应力作用下发生疲劳损伤破坏.     

基于ANSYS的钻架疲劳寿命分析

钻架在载荷反复作用下极易发生疲劳损坏,影响机器使用及日常维护。利用ANSYS软件对钻架推进行程的初始位置进行有限元分析。首先通过静力学分析确定钻架结构的薄弱部位,在此基础上进行疲劳寿命分析,钻架起始推进位置上出现最小寿命的部位是导轮,是相应推进位置应力最集中的部位,由此验证了钻架上应力集中的部位最易发生疲劳损伤或失效。     

ZZ10800/22/45液压支架强度及疲劳分析

将偏载工况下液压支架的三维几何模型导入到有限元分析软件中进行静力学结构分析,得出整架的应力分布规律。通过Fatigue模块,分析得到整架的疲劳寿命、疲劳损伤和疲劳安全系数,这样不仅为液压支架轻量化设计提供理论依据,而且可以指导实际生产,缩短产品开发周期。     

基于Workbench的钢丝绳疲劳寿命分析

通过建立IWRC1×7单股钢丝绳三维模型,基于CAD-CAE协同仿真平台Workbench对其进行静力分析和疲劳分析,得到钢丝绳内部应力分布以及交变载荷下钢丝绳疲劳寿命云图,指出其疲劳破坏点位置。通过修改疲劳载荷比例和比例因子的值,获得多组疲劳寿命值,记录钢丝绳疲劳寿命与载荷比例和比例因子的对应关系,指出疲劳寿命随载荷幅值增大而减小。     

刨煤机牵引块可靠性分析及疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体动力学基本理论及疲劳寿命预测理论及方法为基础,建立刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型,解决了仿真动态载荷获取、载荷施加位置及方式的确定和柔性牵引块接触面刚化处理等问题。对样机进行仿真,分析得出整机设计上存在的问题。对牵引块两端斜面角度及耳部尺寸进行优化,加工方法由铸造改为模锻,使其应力特性基本满足设计要求。对牵引块疲劳破坏危险部位关键节点主应力载荷进行强化外推及多工况叠加处理,得到用于疲劳分析的目标载荷谱。进行节点疲劳寿命预测,得到牵引块较为准确的疲劳寿命。     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

对疲劳极限线图的理论分析

应用裂纹位错理论，建立了一个循环应力下疲劳短裂纹连续分布位错模型，通过对疲劳短裂纹损伤区与晶界之间的交互作用分析，确定了一种新形式的疲劳极限线图．     

塔式起重机起重臂疲劳裂纹扩展的机理分析

塔式起重机起重臂下弦杆疲劳裂纹影响因素多,裂纹形成过程复杂。从塔式起重机起重臂的工作载荷和焊接残余应力特征出发,应用断裂力学理论分析了起重臂疲劳裂纹萌生点和疲劳裂纹的扩展过程。针对塔式起重机承受随机载荷的特点,应用时间循环法估算塔式起重机起重臂的疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:疲劳裂纹在下弦杆与腹杆焊接处萌生;疲劳裂纹扩展的主要原因是交变应力与变幅小车循环次数的累积作用,并为现役塔机的安全评定提供了理论分析依据。     

构件疲劳破坏的数值模拟分析

简单介绍了基于有限元分析结果进行疲劳寿命估算的基本理论和思路 ,运用ANSYS程序对一典型构件进行有限元数值模拟 ,得到应力强度因子 ,并进行了疲劳寿命估算。得出不同裂纹长度的应力强度因子幅值、裂纹扩展率和疲劳寿命。分析结果与用解析法的计算结果基本相近 ,同时体现了有限元法在构件疲劳寿命评估和“损伤容限”设计领域的优越性和可靠性     

单向应力作用下地下采空区顶板破坏规律特征

针对单向应力作用于地下采空区顶板的破坏规律特性问题,基于弹性薄板理论和压力拱理论,利用单轴压力试验机方法对顶板模型进行了试验,并探究了不同荷载条件下顶板模型的受压过程和变形特性。主要结论如下：顶板的破坏过程与峰值应力是否超过疲劳强度密切相关,超过疲劳强度时会出现加速破坏阶段;顶板的变形过程可以分为三个阶段,分别对应于不同的应力和应变变化规律;顶板的失稳破坏位置与荷载条件有关,周期荷载条件下更容易导致整体垮落塌陷;侧帮支撑作用对顶板的承载能力和稳定性有正面影响,但也会增加应力集中和变形。研究结果对于理解顶板在不同荷载条件下的力学行为和提高顶板的安全性具有重要意义。