针对混凝土流动冲击载荷造成混凝土泵车臂架振动的问题,基于流速周期性变化表征函数的混凝土流动冲击载荷的近似数学模型,构建了能够准确反映臂架系统动态特性的模型并进行了模态分析与动态响应分析。以水平工况下动应力、位移和加速度的实车测试数据为依据,对泵车臂架系统的动态响应仿真结果进行了误差计算分析,测试和仿真结果表明模态计算误差均值为5.7%,危险部位动应力幅误差均值为24.96%,臂架末端振幅误差值为19.3%,臂架末端加速度幅误差值为15.7%,初步形成臂架系统可靠、高效的有限元仿真分析方法,为臂架系统的减振设计及结构动态设计奠定了基础。

为了实现混凝土布料机臂架结构的合理分布,以布料机臂架水平工况为研究对象,建立臂架结构三维模型,导入HyperMesh中进行模型前处理,运行OptiStruct求解器对前处理的臂架模型进行结构优化。基于优化结果和设计要求调整臂架结构,对改进后的臂架进行模型重建。用有限元法对优化的臂架进行静态强度和刚度校核,并对优化后的臂架进行试验验证。比较优化前后的臂架数据,结果表明优化后的臂架强度、刚度均满足工况需求,同时臂架主体结构重量减少了18.01kg,降低了臂架在工作过程中的负载,使布料机臂架的制造更加经济。

针对闭式泵车泵送液压系统建模难度高、关键元件的实际结构参数难以获取导致仿真模型精度低,闭式泵车泵送液压系统的动态特性分析难度大等问题,通过测量泵送液压系统关键元件三维模型,采用AMESim仿真平台进行细节建模,使仿真模型更接近实际。建立各关键元件的仿真模型并根据原理图完成整个回路搭建,开展泵车空泵试验对仿真模型的正确性进行验证,最后控制水阀负载模拟混凝土负载为系统加载。结果表明:仿真模型能准确模拟闭式系统动态曲线变化规律,最大相对误差在8%以下。

泵送混凝土泵送压力的计算对泵车的设计与施工有很大参考意义,对分析泵车振动机理及振动动态特性变化起着至关重要的作用。由于混凝土在管道中流动的复杂性,目前国内外计算压力损失时,更多关注的是压力损失的大小,忽略了压力损失随时间的动态变化。本文分析了泵送混凝土在管道中流动时的流动特性,在混凝土在管道中作定常流动时压力损失计算经验公式的基础上,建立了混凝土非定常流动的运动方程,利用傅里叶级数表征混凝土泵送速度模型,从而得到了泵送压力随时间变化的动态特性曲线,通过实例与测试结果进行了对比分析,验证了本文方法的正确性,为混凝土泵车动态特性分析提供了理论基础。