旋挖钻机力学特性分析与疲劳寿命研究

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1、学校代码10530学号201230071574分类号TU67密级公开硕士学位论文旋挖钻机力学特性分析与疲劳寿命研究学位申请人李康健指导教师付玲（研究员）学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向机械创新与优化设计二○一五年六月五日AnalysisofMechanicalCharacteristicsandStudyofFatigueLifeforRotaryDrillingRigCandidateLiKangjianSupervisorResearcherFuLingCollegeCollegeofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeri

2、ngSpecializationTheMechanicalInnovationandOptimizationDesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversitythDateJune5,2015湘薄大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所政得的研巧成果。除了文中特别加？标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体。，巧已在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名＇；曰

3、期：少括知曰学位论文版权使用援权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可臥将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｔＡ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。＾？作者签名余资、曰期；＾辉知钉导师签名；日期；少年＾月扫摘要旋挖钻机作为一种桩基工程机械，其钻进效率高、成桩质量好、自动化程度高以及移动方便，已广泛应用于各类大型交通工程建筑及民用建筑等领域，并在海内外的桩基础施工领域中处于绝对领先

4、地位。由于旋挖钻机施工对象复杂多变、载荷波动大以及工作环境恶劣，产品服役后容易出现开裂等故障，这将增大企业维护成本，若长此以往，会严重影响企业品牌声誉。因而在产品的设计阶段，对其进行力学特性分析与疲劳寿命研究，能为产品结构优化设计提供参考，是提高产品可靠性的重要手段，其分析结果具有重大的现实意义。本文以某型号旋挖钻机为研究对象，对其展开力学特性分析与疲劳寿命研究，主要研究内容如下：（1）结合旋挖钻机工作特点，确定了几种典型工况，并对各典型工况的极限工作状态进行了受力分析，为后续的动力学分析与有限元分析提供载荷依据。（2）基于拉格朗日理论，运用多体动力学软件ADAMS对旋挖钻机水平起架、提钻以及

5、非正常落桅工况进行了动力学分析，得到了各部件的动态性能，同时确定相应工况下受力最不利的姿态，为后续有限元静力学分析提供依据。（3）以高效网格划分软件HyperMesh及有限元分析软件ABAQUS为依托，对旋挖钻机整机在提钻、钻进、水平起架以及非正常落桅工况下的极限状态进行有限元分析，得到相应工况下的整机应力分布以及结构薄弱部位，同时对钻机竖直钻进姿态进行结构模态分析，了解其固有频率以及振型，避免结构与激励源发生共振，其分析结果可为旋挖钻机结构设计与优化提供参考。（4）对旋挖钻机相应工况极限状态进行应力测试实验，结果表明，旋挖钻机有限元模型建立正确，其虚拟分析结果真实可靠。（5）基于线性疲劳累积

6、损伤理论，运用名义应力法，对旋挖钻机主卷扬底座处焊缝以及桅杆、滑轨与内隔板相交处焊缝进行了疲劳寿命研究，其分析结果可为实际工程应用提供一定参考。关键词：旋挖钻机；动力学分析；有限元分析；应力测试实验；疲劳寿命研究IAbstractsAsapilefoundationengineeringmachinery,rotarydrillingrigiswidelyusedinallkindsoftrafficengineeringandcivilconstructionareasbyitsmorehighlydrillingefficiency,betterholequality,higherauto

7、matization,andconvenientmove.Asforitsnumerousadvantages,ithastakenpossessionofaleadingpositionofpilefoundationengineeringathomeandoverseas.Becauseofitscomplicatedandchangeableworkobjects,largeloadchan