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8吨挖掘机工作装置的有限元分析与优化设计
8吨挖掘机工作装置的有限元分析与优化设计
摘要：随着挖掘机在工程中的广泛应用，其工作装置的设计和优化变得愈发重要。本论文以8吨挖掘机工作装置为研究对象，采用有限元分析方法，对其结构进行了分析与优化设计。通过建立合理的有限元模型，对挖掘机工作装置进行静力学、动力学分析，并采用最优化算法对其结构参数进行优化。研究结果显示，通过有限元分析与优化设计，能够明显提升挖掘机工作装置的性能，提高工作效率和安全性。本论文的研究成果对于相关工程领域的挖掘机设计与制造具有重要的参考价值。
关键词：挖掘机；工作装置；有限元分析；优化设计。
1.引言
挖掘机作为一种重要的工程机械，在土木工程、矿山开采、建筑施工等领域具有广泛的应用。其中，工作装置作为挖掘机的核心部件之一，承担着油缸、臂杆、斗杆等部件的工作负荷。因此，工作装置的设计和优化对于挖掘机的性能和效率至关重要。
2.有限元分析
有限元分析是一种基于数值计算的工程分析方法，通过将连续体离散化为有限个简单几何体元素，建立节点与元素之间的数学模型，从而求解结构的应力、位移、变形等问题。
3.挖掘机工作装置的有限元建模
针对8吨挖掘机工作装置，我们采用Pro/E软件进行三维建模，并通过有限元建模插件将其导入有限元分析软件中。在建模中考虑到工作装置的各个部件，包括臂杆、斗杆、油缸等，并设置适当的边界条件和荷载。
4.挖掘机工作装置的静力学分析
通过有限元分析软件对挖掘机工作装置进行静力学分析，得到其受力、应力分布等结果。并对应力集中部位进行进一步分析，找出潜在的失效部位。
5.挖掘机工作装置的动力学分析
为了对工作装置的动态响应进行分析，我们考虑到挖掘机工作装置在工作过程中的振动情况。通过在有限元模型中施加地面震动等荷载，分析其对挖掘机工作装置的影响，预测其在实际工作中的动态响应。
6.挖掘机工作装置的优化设计
在完成对挖掘机工作装置的有限元分析后，我们采用遗传算法等优化算法，对工作装置的结构参数进行优化。目标函数包括最小化结构重量、最大化结构刚度、减小应力集中等。
7.结果与讨论
通过有限元分析与优化设计，我们得到了8吨挖掘机工作装置的结构参数优化结果。优化后的工作装置在满足工作要求的同时，减小了结构重量，提高了结构的刚度和稳定性。
8.结论
本论文采用有限元分析与优化设计方法，对8吨挖掘机工作装置的结构进行了分析与优化。通过该方法，能够明显提升挖掘机工作装置的性能，提高工作效率和安全性。此外，本论文的研究成果对于相关领域的挖掘机设计与制造具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]Wang,H.,&Gao,X.(2017).FiniteelementanalysisandoptimizationdesignofexcavatorworkingdevicebasedonADAMS.MechanicalDesignandManufacturingEngineering,46(02),81-85.
[2]Liu,S.,&Zhao,L.(2019).Finiteelementanalysisandoptimizationdesignofexcavatorworkingdevice.MechanicalEngineering&Automation,41(11),24-27.
[3]Guo,J.,&Zhang,Q.(2020).FiniteelementanalysisandoptimizationdesignofexcavatorworkingdevicebasedonANSYS.MechanicalEngineeringandAutomation,42(04),138-142.