装箱翻包机回转架结构数字模拟分析

    4 疲劳分析结果
   
    如果交变载荷是随机的，疲劳与寿命分析应该在频域上进行，反之则是在时域上进行的。翻包机回转架并非受随机载荷，属于时域范畴。其疲劳分析应从结构响应的时间历程中得到应力循环，再采用合适的损伤理论---金属材料的名义应力法进行损伤分析。使用名义应力法估算结构疲劳寿命的基本前提是已知与结构应力集中系数相近的 S-N 曲线，并且在疲劳载荷作用下，结构基本上处于弹性范围。在 ANSYS 的高级疲劳包 FE-SAFE 中查得 Q235 的 S-N 曲线值如表 3所示。
   

    从回转架的工况来看，其应力循环比为 0。综合考虑回转架结构危险部位的名义应力谱和应力集中系数 KT、表面粗糙度、尺寸效应和加载类型等因数，修正得到回转架构件的 S-N 曲线。在本例中，考虑以下因子的取值：加载类型因子（CL =0. 85）表面粗糙度因子（KS = 0. 9）；尺寸效应因子（CS =0. 85）。在 COSMOS 中进行疲劳分析，插值求得其破坏循环数。回转架每小时运货能力为 45 箱，如果每个工作日按 16h 计算，则回转架寿命为 1256 个工作日与实际统计平均的情况比较吻合。
   
    5 结语
   
    本文借助 COSMOS 系列软件，从翻包机回转架运动仿真开始，解决了单纯借助有限元分析工具难以确定边界条件的问题，真实地模拟了回转架工作这一动态过程的受力情况。由于油缸作用力并非加在回转轴的中心而是靠前（如图 2 所示），所以在回转架的动态响应中，前面的轴承及方钢管受力大，是危险的区域所在。最后，在应力分析的基础上，还预测了结构的疲劳寿命，为回转架结构的改进提供了理论依据。本文提供的研究方案可操作性强，对工程应用具有一定的参考价值。