【摘 要】
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本文以柳工某型号装载机驱动桥壳为研究对象,综合运用三维软件Pro/Engineer、有限元分析软件ANSYS和ANSYS Workbench,依次完成了驱动桥壳实体模型的建立、典型工况的有限元静
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本文以柳工某型号装载机驱动桥壳为研究对象,综合运用三维软件Pro/Engineer、有限元分析软件ANSYS和ANSYS Workbench,依次完成了驱动桥壳实体模型的建立、典型工况的有限元静力分析、驱动桥壳的模态分析,结合分析结果,采用CAE虚拟仿真模拟台架试验法和名义应力法对无损桥壳进行疲劳寿命评估；研究了裂纹缺陷对驱动桥壳应力分布的影响,针对应力集中部位不同裂纹深度提出了两种修复方案——减小应力集中法和换材料法。研究内容包括：(1)根据驱动桥壳的受力和结构特点,结合理论力学原理计算驱动桥壳在各典型工况下的受力,综合运用Pro/Engineer和ANSYS建立简化后的驱动桥壳有限元模型,完成驱动桥壳在各典型工况下的有限元静力分析,校核了驱动桥壳的强度和刚度。(2)修正了驱动桥壳材料的S-N曲线,对驱动桥壳进行模态分析,获得驱动桥壳的动态特性,结合有限元静力分析结果,采用CAE虚拟仿真模拟台架试验法和名义应力法两种方法对驱动桥壳进行疲劳寿命评估并进行比较,获得驱动桥壳疲劳寿命分布云图,确定危险截面的位置。(3)研究了危险截面处裂纹缺陷对应力分布的影响。研究结果表明裂纹尖端处的应力值明显偏大,随着裂纹宽度增大,裂纹尖端处的应力值随之减小；随着裂纹深度增加,裂纹尖端处的应力值将会随之大幅度增大,当裂纹深度超过5.5mm时该桥壳有发生断裂的危险。(4)根据裂纹缺陷对应力分布的影响,针对驱动桥壳危险截面处不同疲劳裂纹深度,提出了两种修复方案——减小应力集中法和换材料法。减小应力集中法适用于疲劳裂纹深度小于1mm的驱动桥壳,修复过程简单,修复后可达到一个设计标准的疲劳寿命；换材料法修复后的桥壳能达到新品的质量,但修复过程较复杂,且要求焊接残余拉应力不超过462.4MPa。
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