旋挖鉆機(jī)鉆桅結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、旋挖鉆機(jī)是一種取土成孔灌注樁施工機(jī)械裝備，憑借其鉆進(jìn)效率高、成孔質(zhì)量好、自動(dòng)化程度高和環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各類大型交通工程建筑及工民建領(lǐng)域，并在國內(nèi)外的樁基礎(chǔ)施工工程中占領(lǐng)了主力地位。鉆桅是旋挖鉆機(jī)的重要受力部件，對(duì)作業(yè)質(zhì)量和整機(jī)穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，因此對(duì)鉆桅進(jìn)行力學(xué)特性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
　　本文首先介紹了國內(nèi)外的旋挖鉆機(jī)概況，通過分析旋挖鉆機(jī)和鉆桅的結(jié)構(gòu)和工作原理，引出了本文的研究內(nèi)容和研究意義。結(jié)合

2、鉆桅的工作特點(diǎn)，找到鉆桅工作的典型工況，并對(duì)鉆桅在典型工況下進(jìn)行了力學(xué)分析，計(jì)算出各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的受力。利用三維造型軟件Solidworks建立鉆桅的模型并利用有限元分析軟件ANSYSWorkbench建立鉆桅的有限元模型，對(duì)鉆桅在典型工況下進(jìn)行了靜強(qiáng)度、剛度分析，得到了鉆桅的應(yīng)力、應(yīng)變情況，發(fā)現(xiàn)其薄弱區(qū)域和過剩部位，為進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)鉆桅結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測量值和計(jì)算分析數(shù)據(jù)相吻合，驗(yàn)證理論分析以及仿真模型的正確性與

3、有效性；同時(shí)對(duì)鉆桅進(jìn)行了屈曲穩(wěn)定性分析，得到了鉆桅的前六階穩(wěn)定性系數(shù)和屈曲模態(tài)，仿真表明鉆桅結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定性要求；接著對(duì)鉆桅進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了前六階的頻率和振型，為結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性預(yù)測及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。
　　最后結(jié)合有限元分析的結(jié)果，以鉆桅結(jié)構(gòu)的自重作為目標(biāo)函數(shù)，利用ANSYSWorkbench的優(yōu)化模塊，通過參數(shù)化建模，對(duì)鉆桅的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，緊接著對(duì)優(yōu)化后的鉆桅進(jìn)行了強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性及模態(tài)分析，結(jié)果表明，優(yōu)化后的