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挖掘装载机装载工作装置动力分析、动态应力仿真研究及动臂结构拓扑优化

范文杰  
【摘要】:论文首先采用多体机械系统动力学与液压系统相结合的基本理论和方法,在多体系统分析软件ADAMS中建立了挖掘装载机装载工作装置多体机械系统和液压系统模型,分析了装载工作装置在液压系统驱动下工作的动力性能。 其次采用多体系统与有限元分析相结合的方法,建立了完整的装载工作装置的刚—弹耦合体模型,分析了装载工作装置在地面铲掘、举升等工况下的动态应力,得到了弹性部件的应力时间历程和瞬时动态应力分布云图,并通过试验研究证明了该方法的正确性。分析结果为其疲劳寿命分析奠定了重要的基础。 最后基于大型有限元软件ANSYS的二次开发语言APDL实现了渐进结构优化法和改进的渐进结构优化法——双向渐进结构优化法,并采用双向渐进结构优化法对动臂结构进行拓扑优化,得到了动臂合理的拓扑形状。 总之,本文对挖掘装载机装载工作装置进行了系统、深入的研究工作,在工作装置的动态应力研究以及动臂结构拓扑优化方面有创新性成果,为产品设计、改进提供了依据。同时,本文提出的一些方法可以应用到其他工程结构的动力分析、动态应力研究以及连续体结构的拓扑优化中。 本文对装载工作装置特殊八杆机构的研究结果作为厂校协作项目应用在山东临工工程机械厂产品的设计改进中,并投产获取了显著效益。


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