本文關(guān)鍵詞：WK-75型機械式挖掘機動臂的疲勞裂紋擴展壽命預(yù)測與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大型機械式挖掘機工作環(huán)境惡劣,工作姿態(tài)多樣,作業(yè)對象復(fù)雜。動臂作為機械式挖掘機重要的工作部件,在使用過程中承受交變載荷的作用,其焊接處的缺陷以及在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的微觀裂紋極易進一步擴展為宏觀的裂紋,并最終導(dǎo)致疲勞破壞。因此合理地預(yù)測動臂的使用壽命至關(guān)重要。本文研究的工作主要包括:(1)針對WK-75型機械式挖掘機動臂的結(jié)構(gòu)特點和疲勞破壞的原因,以斷裂力學(xué)數(shù)值計算理論和裂紋擴展理論為基礎(chǔ),給出了一套基于斷裂力學(xué)的挖掘機動臂壽命預(yù)測方法。(2)利用ANSYS workbench有限元分析軟件建立動臂的有限元模型,對動臂進行了危險工況下的靜力學(xué)分析,并結(jié)合實際確定了動臂上的三個危險位置。在此基礎(chǔ)上,通過ADAMS對挖掘機主要工作裝置進行剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真分析,確定了動臂危險位置的應(yīng)力-時間歷程。(3)根據(jù)動臂的局部結(jié)構(gòu)和受載情況確定不同危險位置的裂紋模型。針對邊裂紋和表面裂紋的不同特點,建立了各自的有限元模型,分別計算了不同裂紋長度下的應(yīng)力強度因子。建立了應(yīng)力強度因子幅值與裂紋長度的函數(shù)表達式ΔK=f(a)。采用裂紋擴展速率Paris公式分別預(yù)測動臂三個危險位置的疲勞裂紋擴展壽命。本文的研究工作對動臂的合理設(shè)計、確保其安全作業(yè)具有重要意義。同時為挖掘機動臂的維修周期確定提供參考。
【關(guān)鍵詞】：機械式挖掘機 動臂 斷裂力學(xué) 應(yīng)力強度因子 裂紋擴展壽命
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU621
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景和意義9-12
• 1.2 疲勞壽命理論及預(yù)測方法12-16
• 1.2.1 疲勞壽命12-13
• 1.2.2 疲勞壽命預(yù)測方法13-16
• 1.3 國內(nèi)外挖掘機工作裝置疲勞評估現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 基于斷裂力學(xué)的應(yīng)力強度因子求解計算19-35
• 2.1 斷裂力學(xué)理論19-28
• 2.1.1 裂紋類型19-21
• 2.1.2 裂紋擴展判定參數(shù)21-25
• 2.1.3 裂紋擴展方向判據(jù)25-26
• 2.1.4 疲勞裂紋擴展速率26-28
• 2.2 應(yīng)力強度因子的求解方法28-32
• 2.2.1 解析法28
• 2.2.2 邊界配位法28-30
• 2.2.3 權(quán)函數(shù)法30
• 2.2.4 有限元法30-32
• 2.3 基于斷裂力學(xué)的裂紋擴展壽命計算過程32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 動臂的靜力學(xué)分析35-43
• 3.1 WK-75型機械式挖掘機機構(gòu)簡介35-36
• 3.2 動臂的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和危險工況36-37
• 3.2.1 動臂的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)36
• 3.2.2 動臂危險工況36-37
• 3.3 動臂的有限元分析37-42
• 3.3.1 動臂有限元模型的建立38-39
• 3.3.2 載荷和約束的施加39
• 3.3.3 計算結(jié)果及分析39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 動臂的應(yīng)力譜仿真43-51
• 4.1 剛?cè)狁詈夏Ｐ徒?/span>43-48
• 4.1.1 主要工作機構(gòu)剛性體模型的建立44-45
• 4.1.2 添加約束及載荷45-46
• 4.1.3 動臂柔性體模型的生成與校驗46-48
• 4.2 剛?cè)狁詈夏Ｐ蛣恿W(xué)仿真分析結(jié)果48-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第五章 WK-75型挖掘機動臂的疲勞裂紋擴展壽命分析51-65
• 5.1 初始裂紋及疲勞參數(shù)的確定52-53
• 5.1.1 初始裂紋的確定52
• 5.1.2 疲勞參數(shù)的確定52-53
• 5.2 不同位置含裂紋的動臂疲勞壽命評估與分析53-63
• 5.2.1 根腳應(yīng)力集中處含裂紋的動臂疲勞壽命預(yù)測與分析53-59
• 5.2.2 動臂內(nèi)腔薄板的疲勞壽命評估與分析59-60
• 5.2.3 支撐鉸孔內(nèi)壁含表面裂紋的動臂疲勞壽命評估與分析60-63
• 5.3 本章小結(jié)63-65
• 第六章 總結(jié)和展望65-67
• 6.1 總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果73

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