混凝土泵车臂架是由箱梁构成的多节臂柔性机械结构,其在施工过程中,将各节臂展开形成不同姿态以使混凝土浇筑到相应位置。混凝土泵车工况复杂,工作场地影响因素较多,在混凝土泵车工作时,其长跨距臂架在多种激励作用下发生振动,引起泵车结构件疲劳失效,泵车臂架末端振动过大,混凝土不能准确浇筑等问题,使得泵车损坏,混凝土浇筑效率与浇筑质量差。因此,研究混凝土泵车臂架动态特性,分析其规律,为企业提供先行设计指导,抑制混凝土泵车振动,提高混凝土泵车使用寿命,节约企业成本和提高泵车施工质量等方面有着十分重要的意义。本文主要以某企业提供的52米六节臂的混凝土泵车为研究对象,将混凝土泵车整车分为臂架系统、泵送系统与简化的底架系统,并考虑混凝土泵车工作的整体性,提出对各系统的独立分析和相互作用的耦合分析,基于整车研究混凝土泵车臂架常见工作姿态下的振动响应与动应力规律,具体研究工作主要包括以下几个方面:(1)分析混凝土泵车臂架和底架受到的各种载荷,建立臂架坐标系,计算臂架和底架相关载荷的大小,并分析载荷分布及作用形式。(2)根据泵送系统工作的基本原理,泵送双缸的工作形式,以及泵送系统参数,分析混凝土在臂架管道中流速的大致形式,以及混凝土在臂架管道流动过程中的作用力。(3)提出混凝土泵车臂架控制体分析方法,研究混凝土泵车底架系统在臂架系统与泵送系统的泵送作用下的振动位移,其也是泵车臂架的底架位移激励。混凝土在臂架管道中流动,其对泵车的载荷可以通过其动量变化求出,因此,提出将泵车臂架看作含有固体的流体系统,并建立臂架控制体分析理论,分析臂架控制体的速度场,应用动量定理积分形式,计算泵车臂架系统动量及动量矩变化,进一步计算得到臂架系统对底架连接铰点的作用力。建立底架有限元模型,使用ANSYS对底架进行仿真分析,得到其在臂架系统和泵送系统作用力下的振动位移。(4)研究混凝土泵车臂架系统在底架系统的底架位移激励与臂架管道混凝土流动载荷作用下的振动规律,以及混凝土泵车臂架动应力变化。建立混凝土泵车有限元模型,分别计算混凝土泵车臂架和泵车整体的固有频率,使用ANSYS仿真分析臂架在底架激励及其他载荷作用下的振动规律与动应力变化规律。(5)混凝土泵车臂架测试实验分析与对比,验证了分析理论与技术路线。对企业提供的该型混凝土泵车进行场地实验,测得了混凝土混臂架三个典型姿态的末端振动位移及各节臂一定数量的测点的动应力,分析处理实验数据,并与仿真得到的振动与动应力进行对比分析,验证了提出的研究方法和技术路线。