基于有限元的插秧機(jī)機(jī)架疲勞壽命分析.pdf

1、 浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于有限元的插秧機(jī)機(jī)架疲勞壽命分析 I 摘要 摘要 插秧機(jī)機(jī)架是其主要承載結(jié)構(gòu)，機(jī)架的強(qiáng)度、剛度和疲勞性能對插秧機(jī)整機(jī)的使用壽命、安全保障以及操作的可靠性有著顯著而直觀的影響。國內(nèi)傳統(tǒng)的機(jī)架設(shè)計(jì)主要是借鑒國外相似產(chǎn)品的機(jī)架結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)偏重于強(qiáng)度、剛度等因素，對于機(jī)架的疲勞分析研究較少。本文通過測試插秧機(jī)在怠速和田間插秧工況下的

2、動(dòng)態(tài)載荷譜進(jìn)行機(jī)架疲勞壽命分析，使得在機(jī)架設(shè)計(jì)時(shí)能夠?qū)ζ淦趬勖M(jìn)行預(yù)估分析。 本文通過測試插秧機(jī)在怠速和田間插秧兩種工況下的動(dòng)態(tài)載荷譜分析機(jī)架的疲勞壽命，主要研究內(nèi)容如下： 1）建立了 LNC8 型插秧機(jī)機(jī)架的有限元模型，對機(jī)架進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)分析，得到了機(jī)架的靜態(tài)應(yīng)力極值點(diǎn)分布情況。機(jī)架上兩個(gè)支架梁的中部區(qū)域?yàn)閼?yīng)力極值熱點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)力最大點(diǎn)為 86.1Mpa，安全系數(shù)為 2.73，靜態(tài)力學(xué)分析說明機(jī)架安全有效。根據(jù)有限元分析的應(yīng)力極值點(diǎn)的

3、位置確定動(dòng)態(tài)載荷譜測試試驗(yàn)中機(jī)架上測試點(diǎn)的位置。 2）根據(jù)測試點(diǎn)設(shè)計(jì)插秧機(jī)機(jī)架的動(dòng)態(tài)載荷譜測試試驗(yàn)，載荷譜測試實(shí)驗(yàn)利用 NI9237信號(hào)模塊和半橋雙臂測量電路獲得了插秧機(jī)機(jī)架在怠速和田間插秧兩種工況下的動(dòng)態(tài)載荷譜數(shù)據(jù)。 3）通過 Matlab 軟件對載荷譜的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，著重于原始數(shù)據(jù)的除噪處理。首先完成應(yīng)變應(yīng)力信號(hào)的轉(zhuǎn)變，以及測試點(diǎn)等效應(yīng)力的合成，再對等效應(yīng)力通過五點(diǎn)平均法和梯度門限值法進(jìn)行除噪處理，并利用雨流計(jì)數(shù)法對除噪效果進(jìn)

4、行檢驗(yàn)。同時(shí)，根據(jù)怠速和田間插秧這兩種工況的工作時(shí)間分配，對載荷譜進(jìn)行編制，獲得具有表征性的機(jī)架綜合載荷譜。 4）采用 Goodman 方法對非對稱循環(huán)的動(dòng)態(tài)載荷譜進(jìn)行平均應(yīng)力的修正，得到等效的對稱循環(huán)，再進(jìn)行疲勞分析，獲得機(jī)架的疲勞壽命分布云圖，結(jié)果表明疲勞損傷的熱點(diǎn)區(qū)域與靜態(tài)力學(xué)分析的應(yīng)力極值區(qū)域較一致，都位于支架梁中部位置。插秧機(jī)機(jī)架在怠速狀態(tài)處于無限疲勞壽命；在田間插秧工況，熱點(diǎn)單元的疲勞壽命為 19.9 年，約為整機(jī)使用壽命的