盛亚君，高阳

陕西西安法士特齿轮汽车传动有限公司，陕西西安 710019

0 引言

液压挖掘机作业效率高，在房屋施工、水利工程和筑路施工等土方作业场所应用广泛[1]。但挖掘机工况复杂多变，工作载荷大，持续作业时间长，极易造成疲劳损坏[2]。而疲劳引起的结构损伤是液压挖掘机的主要失效模式之一。因此，为了满足客户对产品的要求，增加液压挖掘机在市场上的竞争力，需进一步研究挖掘机的可靠性、疲劳破坏、工作效率等[3]。现阶段国内外基于疲劳仿真对挖掘机工作装置的疲劳寿命方面有很多研究：苏琦[4]基于疲劳分析软件MSC fatigue对中型挖掘机进行疲劳预测，崔跃玉[5]基于nCode DesignLife对动臂进行疲劳寿命仿真模拟，Park等[6]根据力学建模仿真结果对挖掘机工作装置整体进行应力疲劳可靠性试验。但以上研究主要集中在利用仿真软件进行模拟分析或理论分析，脱离了挖掘机的实际工况。

本文利用有限元技术，利用ANSYS对液压挖掘机建模并分析工作装置的强度，确定疲劳薄软位置，结合作业时实测疲劳薄软位置的数据，计算挖掘机关键部位的疲劳寿命，真实预测挖掘机的寿命。

1 有限元分析

1.1 建模

采用ANSYS软件建立液压挖掘机工作装置的整体模型，模拟各构件及连接处的销轴，如图1所示。采用三维实体Solid 186单元进行网格划分，采用梁单元Beam 188类型，设置截面面积、弹性模量、密度等参数模拟液压油缸[7-9]。挖掘机工作装置各构件之间的销轴采用映射模式进行网格划分，更贴近挖掘机实际工作情况，其余构件采用自由划分模式。……