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随着港口、航道和海洋水下疏浚工程的蓬勃发展,大型反铲挖泥船反铲挖泥机的疏浚功能和疏浚设备也越来越丰富。目前我国正在服役的BA1100型“津泰”号反铲挖泥船反铲挖泥机已经进行臂架结构改造,并加装大型液压破碎锤,为航道疏浚、水下破岩作业提供了一种有效的作业设备。在加装破碎锤进行水下破岩作业的同时,该船的反铲挖泥机将会承受更加强烈多变的动态载荷。对于客户来说,该反铲挖泥船反铲挖泥机的使用寿命、设备维护、设备维修都是十分重要的,所以针对该船配备的反铲挖泥机臂架结构的静强度、动态特性、疲劳寿命分布的分析就显得十分必要。目前,我国大型反铲挖船反铲挖泥机臂架结构的设计绝大部分都是以静强度作为主要设计准则,与这种传统的设计方法相比,如今的虚拟样机仿真技术在设计阶段就可以判断构件的结构强度弱点、动态载荷集中部位、疲劳寿命的薄弱位置等,通过修改可以预先避免不合理的结构设计和寿命分布,对于提高产品的质量、降低维护成本、提高市场竞争力都具有十分重要的意义。本文以BA1100大型反铲挖泥船的反铲挖泥机臂架结构为研究对象,对该反铲挖泥机臂架结构进行水下挖泥作业和水下破岩作业的典型工况进行载荷分析计算,然后建立反铲挖泥机臂架结构(含反铲斗和液压破碎锤)有限元模型和刚柔耦合虚拟样机,对典型工况下臂架结构的静强度、动态特性、疲劳寿命分布进行计算分析。为该反铲挖泥船反铲挖泥机日后的使用维护和预防疲劳断裂事故发生提供有效的理论参考,同时对于指导反铲挖泥船反铲挖泥机臂架结构的设计、制造以及加装破碎锤提供一定的理论依据。论文主要研究工作如下:(1)对反铲挖泥机水下挖泥作业和水下破岩作业典型工况的载荷进行分析计算,确定各典型工况下的载荷组合,利用Soildworks三维建模软件建立反铲挖泥机三维模型并导入ANSYS建立其有限元模型,并对反铲挖泥机水下挖泥作业和水下破岩作业典型工况进行静强度校核。(2)联合有限元分析软件MSC.Patran和动力学仿真软件MSC.Adams,分别建立水下挖泥工况与水下破岩工况反铲挖泥机臂架结构的刚柔耦合虚拟样机,并对各工况下的作业循环进行动力学仿真,分析各工况下臂架结构作业动态特性。(3)提取MSC.Adams中反铲挖泥机水下挖泥工况和水下破岩工况动力学仿真所得到的载荷时间历程文件,并导入疲劳分析软件MSC.Fatigue的载荷管理器中,然后根据反铲挖泥船反铲挖泥机臂架结构的实际情况对其臂架结构的S-N曲线进行修正。最后运用疲劳分析软件MSC.Fatigue联合反铲挖泥机臂架结构的载荷时间历程、修正S-N曲线、构件柔性体模型完成疲劳寿命计算和寿命预估。