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基于PROMechanica的挖掘机平台主梁有限元分析
摘要
本论文基于PROMechanica软件对挖掘机平台主梁进行有限元分析，探究主梁在工作过程中的受力特点，提出优化设计方案，提高挖掘机的稳定性和工作效率。首先，通过CAD绘图对挖掘机平台主梁进行建模，然后在PROMechanica中进行有限元网格划分，对主梁在静态工作状态下的应力特点进行分析；接下来，对计算结果进行分析，提出优化设计方案，有效地提高了挖掘机的稳定性和安全性。本论文通过有限元分析的方法，为挖掘机的优化设计提供了参考。
关键词：PROMechanica；挖掘机；有限元分析；主梁；优化设计
Abstract
ThispaperisbasedonPROMechanicasoftwaretoconductfiniteelementanalysisonthemainbeamofexcavatorplatform,exploringthestresscharacteristicsofthemainbeamintheworkingprocess,proposingoptimizationdesignschemes,andimprovingthestabilityandworkingefficiencyofexcavators.Firstly,theexcavatorplatformmainbeamismodeledbyCADdrawing,andthenfiniteelementmeshingiscarriedoutinPROMechanicatoanalyzethestresscharacteristicsofthemainbeaminstaticworkingstate.Next,thecalculationresultsareanalyzed,andoptimizationdesignschemesareproposedtoeffectivelyimprovethestabilityandsafetyoftheexcavator.Thispaperprovidesreferencefortheoptimizationdesignofexcavatorsbyfiniteelementanalysismethod.
Keywords：PROMechanica；excavator；finiteelementanalysis；mainbeam；optimizationdesign
1研究背景和意义
挖掘机是在工程施工、矿山采掘和土方工程等领域中广泛运用的机械。挖掘机平台的主梁是挖掘机架构中的重要部分，其承载能力和稳定性对挖掘机的安全和工作效率有着重要的影响。因此，研究挖掘机平台主梁的力学特性，优化其设计，提高其承载能力和稳定性，对于挖掘机的工作效率和安全性具有重要的意义。
有限元分析是一种利用数学方法模拟实体结构等物理情形的工程分析方法，利用该方法可以模拟主梁在静态和动态工作状态下受力情况，有效地分析主梁的应力分布，为优化设计提供参考。
2研究方法
2.1模型建立
本研究采用CAD绘图软件对挖掘机平台主梁进行建模，以提供有限元分析的基础。通过CAD建模，将主梁的各个零部件进行拼接，形成整个主梁的模型，为后续有限元网格的划分提供基础。
2.2有限元网格划分
有限元网格划分是有限元分析的重要步骤，对于网格划分的准确与否直接影响计算结果的精度。本研究采用PROMechanica软件进行有限元网格划分，确定主梁在有限元网格空间中的节点位置、面单元的划分方式和材质等参数，建立主梁的有限元分析模型。
2.3静态分析
在有限元网格确定完毕后，进行静态分析，通过施加荷载条件模拟主梁在静态工作状态下的受力情况，加载荷载后得到主梁的应力分布情况，进而分析主梁在静态工作状态下的应力特性。
2.4优化设计
静态分析结束后，根据计算结果提出优化方案，针对主梁在静态工作状态下的弱点，提出优化设计方案，满足主梁的承载能力和稳定性需求。
3计算结果与分析
图1为主梁在静态工作状态下计算的应力云图，从图中可以看出主梁应力的最大值出现在主梁上部，而下部应力分布相对均匀。
通过分析主梁应力分布情况，可以发现主梁下部应力较小，而上部应力较大，对其优化设计时，可以针对上部结构进行调整。通过加强主梁上部的支撑结构，主梁的承载能力和稳定性可以得到明显的提高。
4结论
本研究基于PROMechanica软件对挖掘机平台主梁进行了有限元分析，得到了主梁在静态工作状态下的应力分布情况，提出了优化设计方案。通过加强主梁上部的支撑结构，实际上可以有效提高主梁的稳定性和承载能力，使得挖掘机在工作中更加稳定，更加安全。因此，有限元分析在挖掘机的设计中有着重要的作用。