液压机的三大横梁结构在工作过程中往往承受循环载荷而不是单次载荷,在承受循环载荷过程中,三大横梁因棘轮效应会造成结构中出现部分高应力区域发生塑性变形而导致残余应力的产生。目前,诸多学者对残余应力演化规律已经开展了大量的研究,但对循环加载作用下结构中残余应力演化规律的研究相对较少。通常液压机三大横梁的设计和校核均以弹性力学为基础,认为材料在承载后只允许发生弹性变形,将材料的屈服作为结构强度失效的判据。但在实际生产过程中,材料在承受循环载荷作用下部分区域必然会发生塑性变形,当发生塑性变形后,液压机横梁内的初始平衡状态被破坏,进而导致产生残余应力。如果材料产生的残余应力与外载荷叠加后不小于其屈服强度,就会导致失效。因此,探究循环载荷作用下液压机横梁中的残余应力演化规律是十分重要的,可以为预测液压机的疲劳寿命提供依据。本文以某型号的液压机下横梁为参照对象,设计并制造了1:12的箱型结构梁模型。在室温下,通过对箱型结构梁模型采用的Q235钢原材料进行应变速率0.1%/s的单向拉伸试验、应变和应力控制模式下的循环加载试验。整理和分析试验得到的数据,获得Q235钢材料的性能参数和不同加载条件下材料的变形特征。将利用UG构建的1/4模型导入到ABAQUS中,利用随动硬化模型A-F获取材料性能参数,同时运用大型有限元ABAQUS软件对箱型结构梁进行数值模拟。探究箱型结构梁中的残余应力随循环周次、结构尺寸、载荷大小和加载历史的演化规律。利用南通5000kN液压机搭建箱型结构梁的循环加载实验系统,采用IMC设备实时采集输出力的大小,同时采用数字散斑设备法和电测法两种方法观察箱型结构梁的变形行为。通过对比分析模拟与实验得到的结果可知,本文中对箱型结构梁模拟的结果是较为准确的。