混凝土泵车臂架疲劳载荷谱研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com混凝土泵车臂架疲劳载荷谱研究宰雷新军，刘永红，张向阳，欧耀辉(三一集团研究总院)摘要：混凝土泵车臂架工况繁多，获取泵车臂架疲劳载荷谱对臂架疲劳分析具有重要意义。进行混凝土泵车臂架多工况载荷谱采集试验以获取载荷谱，并进行雨流分析，统计处理，通过假设检验获取载荷谱分布规律。根据载荷谱对臂架造成的损伤进行整合编制，同时考虑载荷谱作用顺序效应和相互作用效应，提出一种全寿命载荷谱编制的方法。利用该方法编制载荷谱进行疲劳分析计算，并与实际故障信息作对比，所得计算结果与实际故障吻合。关键词：混凝土泵车；臂架；

2、载荷谱：疲劳验证混凝土泵车在泵送工作过程中受到多种载荷作用，臂架结构在交变应力的作用下，易产生疲劳裂纹。目前已有多种工程机械结构的可靠性疲劳寿命的预测方法，其中对疲劳载荷谱的研究更是受到关注，但是对于混凝土泵车疲劳载荷谱方面的研究较少。。本文通过对混凝土泵车的多种工况分析，研究混凝土泵车疲劳载荷谱的特点和编制方法，并通过疲劳仿真与开裂故障进行验证。1泵车疲劳载荷谱分析1．1疲劳载荷谱工况试验混凝土泵车的臂架具有伸缩性，泵车工况与臂架之间的角度直接相关，如图1所示。为了使载荷谱具有普遍性，本文选取6种典型工况，进行混凝图1泵车臂架姿

3、态土泵送试验，采集泵车疲劳载荷谱。载荷谱采集部表16种试验工况下臂架夹角值(。)位选取原则为：选取疲劳故障开裂发生频次较高点和应力值最大点，通过试验测试获得所有测点载荷工况l谱。测点在各节臂架上分帮睛况如图2所示。工况179．1145．O166．5109．6129．0混凝土泵车在施工过程中受到的载荷类型主工况27．7179．3179．2176．9143．5要包括：风载、重力、末端冲击及混凝土对布料杆的工况388．0179．5104．8173．8102．0冲击等。疲劳载荷谱采集试验选取的6种工况中，工况473．9167．0l53．7

4、138．6l51．0工况586．786．O61．2-9．8l21．0臂架之间的夹角值如表1所示。工况656-355．250．838．018．7采集混凝土泵车在不同工况下臂架的应力应基金项gt：国家“863”计划项目(2008AA042802)作者简介：雷新军(1983一)，男，湖北武汉人，工程师，硕士，研究方向：工程机械试验测试技术、动力学及结构疲劳研究。一18—学兔兔www.xuetutu.com《遵ml④1号臂架一图4载荷谱雨流分析直方图2号臂架◇3号臂架图5雨流分析二维统计由雨流分析可知，载荷谱中最大变程循环的循环次数为1，

5、设此循环为c同理G中其它变程循环分别为CC，，，⋯⋯，Ci为雨流统计获得的不4号臂架同变程循环的个数。由图4与图5可知，}昆凝土泵车臂架结构的疲劳载荷谱主要有以下特点：131415——(1)分布规律：对任意单一工况，基频载荷基本5号臂架上在同一平均载荷水平上循环，且交变载荷的幅值·1-15表示应变片和应变花·表示倾角传感器具有较好分布规律，大致呈对数正态或正态分布。图2载荷采集点分布情况(2)分散性：由于泵车泵送环境的变化，臂架固变时间历程，并进行分组整理，共得到6组载荷谱有的机动性及驾驶员操纵影响，同一工况、不同工数据，分别为G

6、，G：，G，G，G，G，其中G。(工况1)作时间的实测载荷，不可避免地存在一定的分散中某测点数据经数据处理后结果如图3所示。性。这种分散性可能导致同一状态的载荷会在一些泵送过程中造成损伤，而在另一些泵送过程中不造成损伤的差异。豢、2疲劳载荷谱的编制薹在结构发生疲劳损伤的过程中，存在载荷相互U9002U940960980作用效应和顺序效应嘲，其中在裂纹扩展阶段载荷时间／s的相互作用效应明显。Miner疲劳累积损伤理论中图3工况1中某测点疲劳载荷谱没有考虑载荷谱相互作用效应和载荷顺序效应，为1．2泵车臂架疲劳载荷谱特点了提高疲劳寿命分

7、析的准确程度，在载荷谱编制阶由于试验数据大，本文仅对G数据进行分析，段应尽量消除两种效应造成的寿命误差。载荷谱对疲劳损伤的影响程度与载荷谱的幅值、平泵车在其整个生命周期内多为循环作业或者均值关系密切，而与频率基本无关。对载荷谱进行近似循环作业，臂架承受交变循环载荷，因此用于雨流分析，以便于分析臂架疲劳载荷谱的特点，G编制载荷谱的实际载荷时间历程必须为典型载荷中某测点采集50s获得的载荷谱雨流分析如图4循环。和图5所示。2．1循环载荷谱的假设检验～19一学兔兔www.xuetutu.com由于泵车工况的多样性，且同一工况多次泵送自正

8、态分布总体。取工况G中数据进行分析，样本过程中臂架应力水平的差异，载荷大小常常改变。容量n=100，样本内容如表3所示。依据经验，只有在同类型载荷状态下的实测数据才表3样本内容适于作为取自一个母体的子样，因此，必须根据不序号时间／s观察值／MPa同