1、混凝土泵車的臂架姿態(tài)復(fù)雜多變使泵車工況復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計的輕量化要求以及機(jī)動靈活的使用要求使泵車結(jié)構(gòu)復(fù)雜。泵車泵送工作中，車體振動導(dǎo)致臂架振動較大，且臂架動應(yīng)力分布隨臂架姿態(tài)的調(diào)節(jié)而變化?；谝陨显颍瑢炷帘密嚨慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究，尤其是臂架部分的動力學(xué)研究，有很好的應(yīng)用價值。 本文采用流固耦合理論和有限單元理論，對泵車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)--臂架進(jìn)行動力學(xué)仿真分析，并結(jié)合現(xiàn)場動態(tài)測試試驗(yàn)和臂架母材焊接接頭疲勞試驗(yàn)，展開臂架結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的研究。

2、 (1)針對混凝土泵車的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有輸液管流固耦合理論的研究成果，提出基礎(chǔ)有平動位移的懸臂輸液管理論模型，并通過多體運(yùn)動學(xué)理論和Hamilton變分原理，建立該模型的運(yùn)動微分方程。考慮泵車臂架系統(tǒng)的多節(jié)臂和變截面的特點(diǎn)，采用有限單元理論建立臂架系統(tǒng)的流固耦合運(yùn)動微分方程。 (2)通過分析確定了臂架水平旋轉(zhuǎn)至垂直于不同側(cè)的前支腿和后支腿支撐點(diǎn)連線時為混凝土泵車的不利工況，并以此作為測試工況進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。根據(jù)全

3、車有限元靜強(qiáng)度分析和模態(tài)分析結(jié)果，選取其中應(yīng)力較大的部位和動態(tài)薄弱部位作為測點(diǎn)位置，測試應(yīng)力/應(yīng)變歷程。 通過前支腿支撐油缸活塞桿應(yīng)變歷程測試數(shù)據(jù)，分析計算出轉(zhuǎn)臺垂向振動振幅響應(yīng)、速度響應(yīng)和加速度響應(yīng)，作為臂架振動仿真分析的外部激擾，為仿真分析提供計算邊界條件。 在：MTS(Mechanical Testing& Simulation)疲勞試驗(yàn)機(jī)上對泵車母材焊接接頭試樣進(jìn)行應(yīng)力比r=0.2的拉伸試驗(yàn)，獲得不同應(yīng)力水平時，

4、焊接接頭的循環(huán)次數(shù)，從而得到焊接試樣疲勞極限σ0.2=205MPa，并繪制Goodman疲勞極限線圖用于疲勞強(qiáng)度評估。 (3)選取混凝土流速U=2.265m/s和U=0m/s對比仿真分析，發(fā)現(xiàn)臂架振動響應(yīng)均值相同，但穩(wěn)態(tài)時兩者振動幅值比值A(chǔ)U=0/AU=2.265最大接近2，而改變Raylceigh阻尼系數(shù)則對臂架振動響應(yīng)影響不大，說明混凝土的流動增加臂架振動阻尼效應(yīng)顯著。 結(jié)合Matlab仿真分析與Ansys臂架三維有

5、限元模型，對比測點(diǎn)應(yīng)力測試結(jié)果與仿真計算結(jié)果，兩者應(yīng)力歷程變化趨勢相似，用Goodman疲勞極限線圖評估，發(fā)現(xiàn)兩者應(yīng)力均值和應(yīng)力幅值較接近，驗(yàn)證了仿真模型的合理性。對比臂架動荷系數(shù)法和流固耦合動態(tài)仿真計算結(jié)果，總體應(yīng)力分布規(guī)律基本相同，但最大應(yīng)力值有一定差異，且發(fā)生位置也不盡相同，說明考慮流固耦合的動力學(xué)仿真與實(shí)際情況更加接近，其仿真結(jié)果更能真實(shí)反映應(yīng)力發(fā)生位置和應(yīng)力值。 (4)建立含傾角參數(shù)α的臂架流固耦合動力學(xué)方程，計算α=

6、0°、20°、52°和80°時，臂架結(jié)構(gòu)動應(yīng)力歷程，分析發(fā)現(xiàn)在臂架連接端焊縫位置易出現(xiàn)大應(yīng)力集中現(xiàn)象，且隨著臂架姿態(tài)的調(diào)整，應(yīng)力值和發(fā)生位置均有改變。將各姿態(tài)下各節(jié)臂架的大應(yīng)力點(diǎn)繪制于Goodman疲勞極限線圖內(nèi)，發(fā)現(xiàn)該泵車臂架在局部加筋位置疲勞強(qiáng)度不足，大應(yīng)力發(fā)生位置較多位于箱梁內(nèi)部，無法檢測和維修，因此在設(shè)計階段應(yīng)對大應(yīng)力點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。 (5)對疲勞強(qiáng)度不足的結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行加強(qiáng)，并對加強(qiáng)后結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行疲勞強(qiáng)度評估，分析結(jié)果說