基于有限元的插秧机机架疲劳寿命分析

发布时间：2020-08-22 18:28

【摘要】：插秧机机架是其主要承载结构,机架的强度、刚度和疲劳性能对插秧机整机的使用寿命、安全保障以及操作的可靠性有着显著而直观的影响。国内传统的机架设计主要是借鉴国外相似产品的机架结构,在设计时偏重于强度、刚度等因素,对于机架的疲劳分析研究较少。本文通过测试插秧机在怠速和田间插秧工况下的动态载荷谱进行机架疲劳寿命分析,使得在机架设计时能够对其疲劳寿命进行预估分析。本文通过测试插秧机在怠速和田间插秧两种工况下的动态载荷谱分析机架的疲劳寿命,主要研究内容如下:1)建立了LNC8型插秧机机架的有限元模型,对机架进行静态力学分析,得到了机架的静态应力极值点分布情况。机架上两个支架梁的中部区域为应力极值热点区域,应力最大点为86.1Mpa,安全系数为2.73,静态力学分析说明机架安全有效。根据有限元分析的应力极值点的位置确定动态载荷谱测试试验中机架上测试点的位置。2)根据测试点设计插秧机机架的动态载荷谱测试试验,载荷谱测试实验利用NI9237信号模块和半桥双臂测量电路获得了插秧机机架在怠速和田间插秧两种工况下的动态载荷谱数据。3)通过Matlab软件对载荷谱的原始数据进行预处理,着重于原始数据的除噪处理。首先完成应变应力信号的转变,以及测试点等效应力的合成,再对等效应力通过五点平均法和梯度门限值法进行除噪处理,并利用雨流计数法对除噪效果进行检验。同时,根据怠速和田间插秧这两种工况的工作时间分配,对载荷谱进行编制,获得具有表征性的机架综合载荷谱。4)采用Goodman方法对非对称循环的动态载荷谱进行平均应力的修正,得到等效的对称循环,再进行疲劳分析,获得机架的疲劳寿命分布云图,结果表明疲劳损伤的热点区域与静态力学分析的应力极值区域较一致,都位于支架梁中部位置。插秧机机架在怠速状态处于无限疲劳寿命;在田间插秧工况,热点单元的疲劳寿命为19.9年,约为整机使用寿命的2倍,疲劳分析结果符合整机的使用要求。通过本文的研究发现,静态力学分析下的危险点与动态载荷疲劳分析下的疲劳危险点重叠度高,静态力学分析下的热点区域是疲劳设计时需要关注的区域。插秧机机架的疲劳分析结果较整机使用寿命年限有较大的安全冗余;但考虑到插秧机恶劣的工作环境,适度的安全裕度是必要的。本文通过机架动态载荷谱测试试验获得的动态载荷谱对于类似的乘坐式插秧机机架疲劳分析具有借鉴和应用的意义。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.91

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本文编号：2801002