液壓破碎錘疲勞壽命分析與仿真研究.pdf

1、　　液壓破碎錘是特種車輛上的作業(yè)工具,其通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)活塞撞擊釬桿將巖石等物體破碎。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和煤礦能源的大力發(fā)展,液壓破碎錘被廣泛地應(yīng)用于各種施工現(xiàn)場(chǎng)。因此,完善液壓破碎錘的設(shè)計(jì)方案,使設(shè)計(jì)成本降低、可靠性增強(qiáng)是提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的主要研究方向。本文以某型號(hào)液壓破碎錘為研究對(duì)象,從以下幾個(gè)方面展開了研究。
　　首先,在介紹液壓破碎錘工作原理的基礎(chǔ)上,建立其活塞和換向閥閥芯的運(yùn)動(dòng)微分方程,并利用液壓系統(tǒng)仿真軟件 DSHplus

2、建立其液壓系統(tǒng)的仿真模型。從仿真的結(jié)果中獲得液壓破碎錘工作參數(shù)的變化趨勢(shì)。建立液壓破碎錘的三維模型,采用多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件RecurDyn和Matlab/Simulink對(duì)破碎錘進(jìn)行多體動(dòng)力學(xué)分析并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,論證多體動(dòng)力學(xué)模型的正確性并從中獲取液壓破碎錘有限元仿真所需的邊界條件。
　　其次,對(duì)液壓破碎錘的幾何模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,利用前處理軟件 HyperMesh 建立液壓破碎錘的有限元模型。在此基礎(chǔ)上,利用多體動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)

3、果作為有限元分析的邊界條件,利用 LS-Dyna 對(duì)模型進(jìn)行求解,并分析計(jì)算的結(jié)果。結(jié)果表明液壓破碎錘的釬桿在工作過(guò)程中所受的應(yīng)力最大,接近材料的屈服極限,其他部件所受的應(yīng)力均低于材料的屈服極限。有限元分析結(jié)果為液壓破碎錘的疲勞壽命分析提供了各個(gè)部件的應(yīng)力、應(yīng)變的時(shí)間歷程。
　　接著,介紹了金屬材料的疲勞破壞特征、疲勞裂紋的產(chǎn)生過(guò)程、疲勞壽命的定義和疲勞損傷的累積方法。采用雨流計(jì)數(shù)法作為載荷歷程的統(tǒng)計(jì)方法,Palmgren一Mi

4、ner準(zhǔn)則為疲勞損傷的累積方法,以Femap為軟件的開發(fā)載體,利用C#語(yǔ)言調(diào)用Femap的API開發(fā)出一套疲勞分析軟件。
　　最后,在獲得有限元計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上正確選擇疲勞算法,對(duì)液壓破碎錘的各個(gè)部件進(jìn)行疲勞壽命的定量分析。把計(jì)算結(jié)果與知名的疲勞分析軟件 fe-safe 的計(jì)算結(jié)果做對(duì)比,誤差在8%以內(nèi),驗(yàn)證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外,計(jì)算的結(jié)果也與工程實(shí)際情況較為符合。表明所提供的液壓破碎錘疲勞壽命分析流程和分析結(jié)果都具有一定的