针对挖掘机动臂疲劳失效多发于焊缝连接处的问题,建立精细化的焊缝疲劳寿命预测模型,基于实测载荷对挖掘机动臂疲劳寿命进行分析。以某特定型号的液压挖掘机动臂为分析对象,基于载荷反演技术获得挖掘机动臂在石方和土方环境作业下的铰点载荷,对动臂焊缝部位进行精细化有限元建模,结合焊缝材料的S-N曲线以及线性MineR损伤理论,分别预测动臂焊缝部位在石方和土方环境下的疲劳寿命。分析表明,焊缝部位在石方和土方环境下最低疲劳寿命分别为5.815×105和1.160×106次,此分析方法可为同类型机械焊缝结构疲劳寿命分析提供参考。

研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计方法。以斗山某中型液压挖掘机为研究对象,借助UG软件完成工作装置、回转装置和行走装置3部件参数化建模并装配。分析计算典型危险挖掘工况下动臂各铰点的受力,利用ANSYS软件进行静力学分析,针对薄弱部位及应力集中问题,优化动臂局部结构。仿真结果表明:在危险工况下,优化后动臂最大应力及变形均比原来结构有所减小,并且消除了局部应力,增大了工作可靠性,优化设计方法效果显著。

为研究液压挖掘机结构的动态性能，笔者借助Pro／E软件对液压挖掘机动臂进行了模态分析。考察其固有频率和振型，评估其动态特性，为动臂结构的进一步优化、改进设计提供依据。

动臂是挖掘机的关键部件，也是主要承力部件。在挖掘机施工过程中，动臂常常受到复杂的瞬态冲击载荷，造成其结构出现裂纹或变形超出范围，而动臂强度、刚度是否满足要求，将直接影响挖掘机工作安全。对动臂进行优化设计，在满足其强度的条件下，可以减轻重量，减少应力集中，使动臂几何尺寸更加合理。利用有限元软件Pro/MECHANICA中的灵敏度分析方法对动臂进行优化设计，能够实现实体建模和有限元分析的无缝集成，并且能够保证有限元分析的精度，可以提高优化设计的效率，对生产实践有着重要的指导意义。