轮式装载机是工程机械中运用最多的设备,动臂是装载机工作装置中重要的构件,动臂板与横梁是通过焊接的方式组合而成的,其前端连接铲斗,后端连接前车架,以此来支撑铲斗进行装载工作。装载机在工作时,须承受较大的静载荷和冲击载荷,易产生局部裂纹和变形从而出现屈服现象,致使结构失效,影响整机的安全性和零部件的正常使用[1]。因此必须要对动臂的强度、刚度提出了较高的质量要求,来满足工况需求。但动臂板与横梁焊接后应力无法释放,最终造成动臂板收缩变形、扭转变形等缺陷,并且在焊缝处会产生较大的残余应力;为了矫正焊接变形量,需要通过机械矫正使动臂满足装配精度,在矫正过程中动臂板与横梁的环形焊接处又会产生新的矫正应力;使用过程中焊缝处还会产生工作应力,其与焊接残余应力和矫正应力的叠加不仅导致动臂的强度和刚度的下降,而且对动臂和横梁焊接处的疲劳强度也会造成一定的损伤。因此,在设计动臂时,非常有必要对动臂板和横梁焊接组成的环形结构进行强度分析时考虑残余应力对动臂强度的影响。国内外许多企业、科研机构都越来越重视对残余应力的研究,因此,对动臂的焊接残余应力、矫正应力、工作应力计算和分析进行研究具有重要的现实意义。本文主要研究了装载机动臂焊接生产现场、矫正生产现场和使用过程中对动臂强度的影响。首先通过Sysweld焊接仿真模拟、Workbench矫正仿真模拟和动臂地面铲装时静力学仿真模拟,来得到各自应力的大小及分布规律;接着通过生产现场分别对矫正后的动臂进行应力的测量,并与有限元仿真模拟的数据进行对比,验证仿真模拟的可靠性;然后重点提出影响动臂矫正过程的因数:加载力位置、矫正距离、矫正次数和保持时间,最后通过控制变量法来分析各影响因数对残余应力的影响规律;其次研究了装载机在工作时,对动臂焊缝处应力的影响,选取其地面铲装工作状态,计算出动臂各铰点受力,利用Solidworks软件进行建模、Ansys应力分析,精确模拟动臂整体应力状态;接着对动臂焊缝处的焊接残余应力、矫正应力和最大工作应力进行叠加,得到其纵向应力易超过屈服期限,横向应力接近屈服极限,厚度方向的应力较小;最后,制定出动臂矫正生产现场控制残余应力大小的措施并通过合理修改模型达到提高动臂强度的目的。通过研究和实例验证,本文建立了可行的装载机动臂焊接残余应力、矫正应力和工作应力的模拟分析方法,对动臂焊接过程的进行残余应力的分析提供了理论和指导,促进了有限元分析方法在装载机动臂焊接、矫正和工作上的分析以及在实际工程中的应用。采用本文设计的矫正固定方式和动臂结构优化的生产工艺可以明显减小装载机动臂在工作时焊缝处产生局部裂纹和变形的问题,可达到产品强度的要求。