百年基业,始于商砼。建筑行业的兴衰关乎到国家基础设施建设根基的稳固,而混凝土类工程机械的制造与发展起到了举足轻重的作用。混凝土泵车作为混凝土机械产品的代表,是集混凝土泵送系统、臂架系统、底盘系统等多系统结构的一种机械设备,在建筑行业发展中具有机动性强、工作效率高、泵送功能多样、节时省力等优点,其搭载的液压活塞式混凝土泵送系统在多年的实践中展现出的优点也广受好评。随着基础设施建设的不断发展和对高质量混凝土的大量需求,人们逐渐对混凝土泵车泵送系统结构的材料成本使用、泵送性能及服役时间也提出了新的要求。因此对此类结构在以泵送工况作为危险工况下开展可靠性、稳定性分析和轻量化设计的研究具有重要意义。本文以某型号混凝土泵车泵送系统结构为研究对象,对其主要结构件进行刚度、强度、屈曲稳定性分析和轻量化设计研究。主要研究内容与结论如下:（1）总结泵送系统结构在国内外的发展情况,结合当前对泵送系统结构研究现状,引出对此类结构开展可靠性和稳定性研究的必要性。考虑应用有限元数值仿真计算方法与结构应力测试试验开展结构分析与轻量化设计相关研究。（2）解析混凝土泵车结构、泵送系统结构的组成和工作原理,运用Hypermesh软件结合有限元单元的性质和特点完成各部件有限元模型的建立,并运用ANSYS的APDL语言完成有限元模型的组装、接触区域选择与接触参数的设置。（3）基于泵送工况对泵送系统结构开展静力学与屈曲分析计算,同时提取该工况下的计算结果。通过对静力计算得到的位移值和应力值进行分析,确定结构满足刚度和强度要求。基于屈曲计算方法对混凝土输送缸结构进行分析,确定其不会发生屈曲失效并具有稳定性。（3）开展泵送工况下泵送系统结构应力测试试验,选取结构应力梯度稳定区域和非稳定区域的测试点位,利用电阻应变测量法对泵送系统主要结构件进行应力试验,并通过DHDAS动态信号采集分析系统得到应力测试数据。通过对比有限元计算结果,验证了有限元计算结果的准确性。（4）根据泵送工况下有限元计算的分析结果,选取水箱结构和料斗围板结构的截面尺寸作为优化参数,选取质量作为目标函数且达到最小,选取零阶优化法作为优化设计算法。结合相关的工艺要求与原则,确定尺寸的优化方案。同时,根据优化方案修改水箱和料斗结构有限元模型,对优化后的有限元模型在泵送工况下再次进行静力学计算,在满足刚度和强度要求下,使水箱和料斗结构重量分别减少了5.4%和3.9%。（5）针对较复杂的料斗后盖板结构,使用变密度法对其进行拓扑优化。结合泵送工况下的载荷和受力情况,建立后盖板结构的等效模型。选择材料屈服极限强度和体积分数作为约束条件,选择质量作为目标函数且达到最小,利用Hyperworks的拓扑优化模块对料斗后盖板结构进行优化。同时对优化后的模型进行校核分析,不仅改善了后盖板结构材料和应力分布情况,同时在保证满足材料强度与刚度的前提下,使得重量减少了7.2%。综上所述,本文通过对混凝土泵车泵送系统结构进行泵送工况下的有限元计算分析以及应力试验,验证了该泵送系统结构具有可靠性、稳定性及安全性。以此为基础,对泵送系统结构进行了优化设计,并降低了结构的重量,节约了生产成本,提高了其结构的整体性能。