基于实测载荷的挖掘机动臂精细化焊缝疲劳寿命分析

1

作者 熊敏 石劲松 +2 位作者 丁晓红 刘纯琨 李官运 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期502-508,555,共8页

针对挖掘机动臂疲劳失效多发于焊缝连接处的问题,建立精细化的焊缝疲劳寿命预测模型,基于实测载荷对挖掘机动臂疲劳寿命进行分析。以某特定型号的液压挖掘机动臂为分析对象,基于载荷反演技术获得挖掘机动臂在石方和土方环境作业下的铰... 针对挖掘机动臂疲劳失效多发于焊缝连接处的问题,建立精细化的焊缝疲劳寿命预测模型,基于实测载荷对挖掘机动臂疲劳寿命进行分析。以某特定型号的液压挖掘机动臂为分析对象,基于载荷反演技术获得挖掘机动臂在石方和土方环境作业下的铰点载荷,对动臂焊缝部位进行精细化有限元建模,结合焊缝材料的S-N曲线以及线性MineR损伤理论,分别预测动臂焊缝部位在石方和土方环境下的疲劳寿命。分析表明,焊缝部位在石方和土方环境下最低疲劳寿命分别为5.815×10^(5)和1.160×10^(6)次,此分析方法可为同类型机械焊缝结构疲劳寿命分析提供参考。 展开更多

关键词 液压挖掘机动臂 载荷反演 精细化建模 疲劳寿命分析

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基于EDEM-ADAMS耦合的挖掘机动臂疲劳寿命分析

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作者 万丽荣 秦伟 +2 位作者 刘文婷 牛浩 刘国梁 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期176-184,共9页

挖掘机动臂在挖掘过程中受力复杂,载荷多变,难以通过实测的方式获取铰接点载荷谱。为获取符合实际工况的挖掘机动臂疲劳寿命,文章基于离散元原理,采用EDEM-ADAMS耦合仿真的方法,对不同工况下挖掘机挖掘过程进行分析。在分析过程中,首先... 挖掘机动臂在挖掘过程中受力复杂,载荷多变,难以通过实测的方式获取铰接点载荷谱。为获取符合实际工况的挖掘机动臂疲劳寿命,文章基于离散元原理,采用EDEM-ADAMS耦合仿真的方法,对不同工况下挖掘机挖掘过程进行分析。在分析过程中,首先获取挖掘机动臂各铰接点在挖掘不同挖掘介质、偏载等工况下的载荷谱;然后利用Workbench获取挖掘机动臂在不同挖掘工况下的应力应变分布情况;最后基于S-N疲劳寿命分析方法,结合Ncode软件计算出各工况下动臂最小疲劳寿命,并确定挖掘机动臂易发生疲劳破坏的位置。该方法通过挖掘不同工况下物料精确模型得到的载荷谱更符合实际工况。通过有限元分析,验证了动臂载荷谱的准确性,提高了挖掘机动臂疲劳寿命分析的精确性,为挖掘机动臂的可靠性设计提供了依据。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 疲劳寿命 离散元法 EDEM-ADAMS

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基于ADAMS的液压挖掘机动臂机构仿真分析与计算 被引量：4

3

作者 马峰 张华 胡晓莉 《煤矿机械》 北大核心 2013年第11期26-28,共3页

以某型挖掘机为研究对象,利用Solidworks建立三维模型并完成装配,导入ADAMS中,通过添加约束条件建立虚拟样机系统。基于ADAMS进行仿真分析,获得动臂主要铰接点处的载荷受力曲线,提出将三维模型简化为二维,再通过平面坐标系受力分析的方... 以某型挖掘机为研究对象,利用Solidworks建立三维模型并完成装配,导入ADAMS中,通过添加约束条件建立虚拟样机系统。基于ADAMS进行仿真分析,获得动臂主要铰接点处的载荷受力曲线,提出将三维模型简化为二维,再通过平面坐标系受力分析的方法得出动臂铰链处的受力理论值,并与仿真计算得到的数据进行对比,验证仿真结果的准确性,为液压挖掘机进行有限元分析提供可靠的载荷谱,从而可以更加准确地对挖掘机进行结构设计和优化。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 仿真分析 铰点受力曲线 ADAMS

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基于Bayes方法的挖掘机动臂疲劳寿命可靠性评估 被引量：3

4

作者 邵雨虹 吕彭民 +1 位作者 向清怡 薛璐 《制造业自动化》 CSCD 2018年第9期60-65,共6页

针对某型号中型挖掘机动臂在极小样本下的可靠性试验评估问题,基于挖掘机工作装置的疲劳寿命服从对数正态分布,结合单子样挖掘机动臂的疲劳试验数据,利用贝叶斯(Bayes)方法对其寿命可靠性进行了评估,给出了可靠度函数、失效分布函数、... 针对某型号中型挖掘机动臂在极小样本下的可靠性试验评估问题,基于挖掘机工作装置的疲劳寿命服从对数正态分布,结合单子样挖掘机动臂的疲劳试验数据,利用贝叶斯(Bayes)方法对其寿命可靠性进行了评估,给出了可靠度函数、失效分布函数、失效率函数等可靠性指标,获得了动臂结构在75%置信度、95%可靠度下的疲劳寿命为4071.6小时。为验证评估方法的准确性和有效性,采用了国际焊接协会(IIw)标准对动臂疲劳试验发生裂纹的结构细节进行了疲劳寿命评估,得到相同条件下动臂疲劳寿命为4378.1h。对比结果表明,两种评估结果相对误差仅为7.5%。该挖掘机在90%置信度下平均寿命为7673.2h,与验前信息8000h也比较吻合。 展开更多

关键词 挖掘机动臂结构 极小子样 BAYES IIW 可靠性

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挖掘机动臂的LPV变增益H_∞控制器设计 被引量：1

5

作者 邵辉 庄亚惠 +2 位作者 胡伟石 孙祥云 胡艳丽 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期166-170,共5页

以挖掘机动臂系统为研究对象,提出一种基于线性变参数(LPV)的H∞变增益控制算法。首先,通过脉冲响应技术得到各工作点的简化数学模型,建立了基于神经网络辨识模型变参数的全域LPV模型,然后利用凸分解技术得到模型的顶点表示,采用线性矩... 以挖掘机动臂系统为研究对象,提出一种基于线性变参数(LPV)的H∞变增益控制算法。首先,通过脉冲响应技术得到各工作点的简化数学模型,建立了基于神经网络辨识模型变参数的全域LPV模型,然后利用凸分解技术得到模型的顶点表示,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,对各个顶点分别设计满足H∞性能和动态特性的状态反馈控制器,综合顶点控制器得到全局的变增益控制器。仿真结果表明,与PID控制器相比,该控制器在挖掘机全域工作范围内具有很好的控制性能。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 线性变参数 变增益H∞控制器 线性矩阵不等式 状态反馈

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液压挖掘机动臂势能复合式再生系统的研究 被引量：10

6

作者 贺福强 杜希亮 +2 位作者 周金松 姚学练 韩雄 《液压与气动》 北大核心 2017年第12期70-75,共6页

为提高液压挖掘机的能量利用率,提出了一种新型复合式动臂势能回收方法。把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到1个蓄能器上,动臂下落时的势能一部分转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能;一部分通过发... 为提高液压挖掘机的能量利用率,提出了一种新型复合式动臂势能回收方法。把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到1个蓄能器上,动臂下落时的势能一部分转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能;一部分通过发电机转化为电能,储存在超级电容中。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用2个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有节流和溢流损失,回收效率高。通过仿真验证了方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。 展开更多

关键词 势能回收 节能回路 液压蓄能器 挖掘机动臂

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挖掘机动臂焊接残余变形的热弹塑性有限元分析 被引量：1

7

作者 吴振 王发展 +2 位作者 安高灵 刘太平 丁蒲刚 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第5期696-700,共5页

采用建立的以温度为控制参数的分段移动温控型热源模型作为焊接热源,利用一系列加速收敛、减少增量步数等技术,在保证高精度的前提下,高效的完成了挖掘机动臂热弹塑性有限元分析,预测了挖掘机动臂残余变形量,并与实际测量值进行比较分... 采用建立的以温度为控制参数的分段移动温控型热源模型作为焊接热源,利用一系列加速收敛、减少增量步数等技术,在保证高精度的前提下,高效的完成了挖掘机动臂热弹塑性有限元分析,预测了挖掘机动臂残余变形量,并与实际测量值进行比较分析。结果表明,残余变形在垂直方向呈收缩,水平方向前侧拉伸、后侧压缩,整体存在翘曲现象,与测量结果十分吻合。模拟结果准确预测了残余变形演变规律。分段移动温控型热源模型具有操作简便、计算效率高、模拟精度高的特点。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 有限元方法 焊接残余变形 分段移动温控型热源

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液压挖掘机动臂势能再生系统的研究 被引量：3

8

作者 贺福强 杜希亮 +2 位作者 周金松 解思状 韩雄 《贵州大学学报（自然科学版）》 2017年第6期29-33,共5页

为提高液压挖掘机的能量利用率,本文提出了一种新的动臂势能回收方法,把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到一个蓄能器,动臂下落时的势能转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能。蓄能器的压力用来辅助驱... 为提高液压挖掘机的能量利用率,本文提出了一种新的动臂势能回收方法,把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到一个蓄能器,动臂下落时的势能转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用两个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有其他元件的能量转换回收效率高。通过仿真验证了这种方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。 展开更多

关键词 势能回收 节能回路 液压蓄能器 挖掘机动臂

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液压挖掘机动臂势能回收技术现状及展望 被引量：1

9

作者 占刚 杜希亮 吴业强 《现代机械》 2018年第4期11-18,共8页

动臂势能回收是研究的热点问题之一,为提高液压挖掘机的能量利用率、减轻日益严重的环境问题,总结了近年来国内外动臂势能回收技术的发展现状,分析了各种不同回收方法的特点和工作原理,并进行了分类综述,最后展望了动臂势能回收技术的... 动臂势能回收是研究的热点问题之一,为提高液压挖掘机的能量利用率、减轻日益严重的环境问题,总结了近年来国内外动臂势能回收技术的发展现状,分析了各种不同回收方法的特点和工作原理,并进行了分类综述,最后展望了动臂势能回收技术的发展趋势,为该技术的研究和实际应用提供了更加系统的参考。 展开更多

关键词 势能回收 节能回路 液压蓄能器 挖掘机动臂

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基于Pro/Mechanica环境挖掘机动臂的有限元模态分析 被引量：1

10

作者 张桂菊 肖才远 《机械工程师》 2008年第9期111-112,共2页

有限元分析是机械设计工程师不可缺少的主要工具,文中着重介绍Pro/Mechanica模块下的有限元分析,并以挖掘机动臂为典型进行了有限元分析的具体实践,实现了几何模型和有限元分析的无缝集成,分析结果为产品优化提供了依据。

关键词 挖掘机动臂 PRO/MECHANICA 有限元

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基于Pro/Mechanica挖掘机动臂的有限元分析 被引量：1

11

作者 肖才远 《邵阳学院学报（自然科学版）》 2009年第1期70-72,共3页

本文运用Pro/Engi neer对挖掘机动臂三维实体参数化建模,并利用Pro/Mechani ca模块进行有限元分析,通过仿真分析结果为产品优化提供了依据.

关键词 挖掘机动臂 PRO/MECHANICA 有限元

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基于BP神经网络的挖掘机动臂应力预测 被引量：4

12

作者 闫二乐 林航 +1 位作者 林述温 杨拴强 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期59-62,103,共5页

针对挖掘机动臂结构优化过程中需要反复调用ANSYS有限元软件,导致应力强度控制难度大、优化过程繁琐且效率低下的问题,提出一种基于BP神经网络预测动臂应力的方法。通过在挖掘机动臂结构优化设计软件中设定截面选取规则,选取应力普查的... 针对挖掘机动臂结构优化过程中需要反复调用ANSYS有限元软件,导致应力强度控制难度大、优化过程繁琐且效率低下的问题,提出一种基于BP神经网络预测动臂应力的方法。通过在挖掘机动臂结构优化设计软件中设定截面选取规则,选取应力普查的截面导出截面应力样本,并在MATLAB中运用BP神经网络建立挖掘机动臂应力预测模型。以中小型挖掘机动臂为例,建立基于动臂应力普查的约束,获取应力预测样本,运用建立的神经网络预测模型对动臂应力进行预测。结果表明,网络预测应力值与实验数据吻合且误差小于6.80%,建立的预测模型能提高动臂结构的优化效率。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 应力普查 应力特征截面 BP神经网络 应力预测

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挖掘机动臂应力测试及优化 被引量：1

13

作者 朱静波 罗一平 +3 位作者 刘心田 赵礼辉 任红娟 陈复之 《上海工程技术大学学报》 CAS 2013年第4期365-368,共4页

动臂是挖掘机的主要承力部件,在施工时会承受较大的交变复合应力和复杂的瞬态冲击载荷.基于CATIA软件建立挖掘机动臂的实体三维模型,并根据有限元分析结果制定动臂瞬时应力的检测方案.通过实测数据与有限元计算数据的对比,在验证有限元... 动臂是挖掘机的主要承力部件,在施工时会承受较大的交变复合应力和复杂的瞬态冲击载荷.基于CATIA软件建立挖掘机动臂的实体三维模型,并根据有限元分析结果制定动臂瞬时应力的检测方案.通过实测数据与有限元计算数据的对比,在验证有限元分析可靠性的基础上,优化动臂模型,指导实际生产. 展开更多

关键词 挖掘机动臂 CATIA软件 动态应力测试 有限元分析 优化设计

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基于AMESim的挖掘机动臂液压系统的仿真与分析 被引量：3

14

作者 李发喜 邓子龙 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2015年第5期54-57,共4页

对某小型挖掘机液压系统进行改造后,应用AMESim软件,建立挖掘机动臂液压系统的仿真模型,分析了PID控制器参数对系统动态特性的影响。同时,对其动态性能进行了仿真分析。结果表明,PID参数的全局最优解改善了挖掘机动臂液压系统的性能,取... 对某小型挖掘机液压系统进行改造后,应用AMESim软件,建立挖掘机动臂液压系统的仿真模型,分析了PID控制器参数对系统动态特性的影响。同时,对其动态性能进行了仿真分析。结果表明,PID参数的全局最优解改善了挖掘机动臂液压系统的性能,取得了良好的效果,为系统的频率响应速度和稳定性提供了依据。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 AMESIM 液压系统 动态性能 仿真

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机器人焊接挖掘机动臂的离线模拟及焊接质量优化 被引量：2

15

作者 曹晋 吴群彪 +2 位作者 卓峰 方海峰 王琪 《机械设计与制造工程》 2018年第9期117-123,共7页

为了解决挖掘机承受载荷最多的动臂在焊接时质量不稳定与焊接参数的选择问题,以焊接机器人焊接挖掘机动臂的工作过程为研究对象,利用Solid Works软件对挖掘机动臂结构进行三维建模,导入Robot Studio中对焊接过程进行离线编程。在离线编... 为了解决挖掘机承受载荷最多的动臂在焊接时质量不稳定与焊接参数的选择问题,以焊接机器人焊接挖掘机动臂的工作过程为研究对象,利用Solid Works软件对挖掘机动臂结构进行三维建模,导入Robot Studio中对焊接过程进行离线编程。在离线编程过程中解决了机器人自主编程时关节运动超出范围和遇到奇点的问题,同时避免了机器人和工件产生干涉。随后利用Simufact.welding对焊接过程中不同的焊接指令进行焊接质量优化,对焊接电流、焊接电压等焊接参数进行对比分析之后,获得的熔池形状更加合理、焊缝与焊深皆满足要求且焊接质量更高的焊接参数,得到了一套完整的挖掘机动臂的焊接仿真方案,为实际生产提供了参考。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 离线编程 仿真 优化

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基于nCode的挖掘机动臂疲劳寿命分析 被引量：2

16

作者 童远斌 杨延 +1 位作者 郑倩倩 闫萌 《建设机械技术与管理》 2016年第7期53-55,共3页

疲劳失效是挖掘机工作装置的主要失效形式,现基于某种特定型号的挖掘机为基础,针对挖掘机动臂的疲劳寿命,本文运用有限元分析和疲劳软件n Code Design_Life相结合的分析方法得出挖掘机动臂的疲劳寿命分析结果。在分析过程中,首先通过AN... 疲劳失效是挖掘机工作装置的主要失效形式,现基于某种特定型号的挖掘机为基础,针对挖掘机动臂的疲劳寿命,本文运用有限元分析和疲劳软件n Code Design_Life相结合的分析方法得出挖掘机动臂的疲劳寿命分析结果。在分析过程中,首先通过ANSYS的APDL语言建立挖掘机动臂的参数化三维模型并得出有限元静态分析结果,然后确定载荷谱和动臂的材料参数,最后基于S-N疲劳分析方法,在疲劳分析软件n Code Design_Life中得出动臂的疲劳损伤云图和寿命云图,确定挖掘机动臂容易疲劳失效的部位,为挖掘机工作装置的设计提供依据。 展开更多

关键词 疲劳分析 nCodeDesign—Life 挖掘机动臂 有限元分析

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挖掘机动臂定位控制特性（英文）

17

作者 陈正雄 张晓刚 +2 位作者 师建鹏 熊晓燕 权龙 《机床与液压》 北大核心 2018年第12期88-93,共6页

为适应移动机械的智能化作业和高质量作业的发展要求,提出了一种新型的挖掘机臂架位置控制策略。根据目标位置和操作速度,设计了预期的工作轨迹。利用所提出的策略,使动臂可以沿设计轨迹移动到目标位置,并保证定位精度。建立了控制策略... 为适应移动机械的智能化作业和高质量作业的发展要求,提出了一种新型的挖掘机臂架位置控制策略。根据目标位置和操作速度,设计了预期的工作轨迹。利用所提出的策略,使动臂可以沿设计轨迹移动到目标位置,并保证定位精度。建立了控制策略的试验样机,并进行了相应的试验。实验结果表明:本研究工作对提高挖掘机臂架自动化作业效率和精度具有普遍意义。 展开更多

关键词 定位控制 挖掘机动臂 流量匹配

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液压挖掘机动臂结构优化设计 被引量：6

18

作者 王智森 汪兆栋 张少怀 《中国工程机械学报》 北大核心 2022年第1期75-80,共6页

研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计方法。以斗山某中型液压挖掘机为研究对象,借助UG软件完成工作装置、回转装置和行走装置3部件参数化建模并装配。分析计算典型危险挖掘工况下动臂各铰点的受力,利用ANSYS软件进行静力学分... 研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计方法。以斗山某中型液压挖掘机为研究对象,借助UG软件完成工作装置、回转装置和行走装置3部件参数化建模并装配。分析计算典型危险挖掘工况下动臂各铰点的受力,利用ANSYS软件进行静力学分析,针对薄弱部位及应力集中问题,优化动臂局部结构。仿真结果表明:在危险工况下,优化后动臂最大应力及变形均比原来结构有所减小,并且消除了局部应力,增大了工作可靠性,优化设计方法效果显著。 展开更多

关键词 液压挖掘机动臂 UG/ANSYS 参数化建模 有限元分析 优化设计

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基于负载口独立控制的挖掘机动臂系统节能研究 被引量：4

19

作者 王友定 刘凯磊 +3 位作者 康绍鹏 强红宾 殷鹏龙 陶扬 《机床与液压》 北大核心 2023年第7期164-170,共7页

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械... 针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明:2种动臂液压系统都能获得较为线性的活塞杆运动速度,而且与传统动臂液压系统相比,基于负载口独立控制的动臂液压系统的势能利用率明显提高,提高了约44.3%。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 负载口独立控制 联合仿真 势能利用率

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模糊算法在挖掘机动臂液压系统中的应用

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作者 李发喜 邓子龙 邓文娟 《机械与电子》 2015年第4期69-71,共3页

通过对某小型挖掘机液压系统的改造,建立挖掘机动臂液压系统各元件的的数学模型,得出该闭环控制系统的传递函数;运用Matlab/Simulink设计出模糊控制器,并对系统进行了仿真分析。仿真结果表明,采用模糊控制策略较好地改善了液压挖掘机动... 通过对某小型挖掘机液压系统的改造,建立挖掘机动臂液压系统各元件的的数学模型,得出该闭环控制系统的传递函数;运用Matlab/Simulink设计出模糊控制器,并对系统进行了仿真分析。仿真结果表明,采用模糊控制策略较好地改善了液压挖掘机动臂系统的性能,取得了良好的效果,为系统的响应速度和稳定性提供了理论依据。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 模糊控制 液压系统 仿真

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