轮式作业机井架结构优化及动态特性分析

论文摘要

井架是作业机的重要组成部分,井架作为典型的杆系结构,是主要的承力构件,受力和实用工况复杂,对其进行静力分析是井架设计的基础。本文利用有限元分析软件ANSYS,建立井架的三维空间几何模型,对井架在作业时有风载和无风载等几种工况进行有限元静力分析,得到井架的整体位移图和整体应力分布图,并对这些结果进行分析,对其进行优化,尽量达到安全、经济、可靠的目的。在井架结构优化后的模型基础上,进行了模态分析、瞬时动态分析和谐波响应分析。文章通过分析井架在自重情况下的前6阶自由振动频率和振型、井架在钩载为1100KN作用下产生位移-时间图及转盘激扰时的振动位移,得出结论:井架以整体弯曲为主,四根立柱为主要承载构件,且前两根的立柱的承载能力最为薄弱。建议通过改变截面大小和材料来提高结构的稳定性和承载能力,通过优化截面参数提高结构的刚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 课题的研究目的和意义
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 有限元方法的基本理论
• 2.1 有限元方法概述
• 2.2 有限元分析的基本步骤
• 2.3 模型的建立依据
• 2.4 结构静力分析
• 2.4.1 几何方程
• 2.4.2 本构方程
• 2.4.3 平衡方程
• 2.4.4 虚功原理
• 第3章 井架模型建立及总体参数
• 3.1 井架总体参数
• 3.2 井架模型的建立
• 3.2.1 几何模型的建立
• 3.2.2 有限元分析模型
• 3.3 设计输入标准规范
• 第4章 井架的静应力分析
• 4.1 载荷的确定
• 4.1.1 恒定载荷
• 4.1.2 工作载荷
• 4.1.3 自然载荷
• 4.2 边界条件
• 4.3 综合分析
• 4.3.1 工况分析
• 4.3.2 静力分析
• 4.4 井架的优化设计
• 4.4.1 井架截面的优化
• 4.4.2 优化后的静力分析
• 4.4.3 井架材料的优化
• 第5章 动态特性分析
• 5.1 动态分析的基本概念
• 5.2 动态特性分析
• 5.2.1 运动方程
• 5.2.2 模态分析
• 5.2.3 动力响应
• 5.3 模态分析
• 5.4 瞬时动态分析
• 5.5 谐波响应分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢