文档介绍：推土机有限元分析
推土机U型架受力分析
土对铲刀的反力
铲刀计算位置的选择
U型架受力分析
土对铲刀的反力
对于回转式推土机，计算土对铲刀的反力分正铲和斜铲两种作业情况考虑。
1、正铲作业时土对铲刀的反力
推土机有限元分析
推土机U型架受力分析
土对铲刀的反力
铲刀计算位置的选择
U型架受力分析
土对铲刀的反力
对于回转式推土机，计算土对铲刀的反力分正铲和斜铲两种作业情况考虑。
1、正铲作业时土对铲刀的反力
将土对铲刀的反力分解为水平反力PX和垂直反力PZ ，PX的最大值取决于推土机的牵引性能，其值为：，其中为考虑动载因素的铲刀顶推力，
2、斜铲作业时土对铲刀的反力
在进行斜铲作业时，土对铲刀的反力，除了PX、PZ外，还有水平侧向分力PY。PX的计算同正铲作业一样，PY、PZ可按土的切削斜楔原理计算，公式如下：
铲刀计算位置的选择
铲刀的计算位置主要有以下四种。
第一计算位置推土机中部顶到障碍物
。
其计算条件为：
推土机在水平地面作业；
带土的推土板从切削位置提升到运土位置；
推土机功率足够大，在提升推土板的同时，以最大顶推力向前，即可能使推土机翘尾失稳同时履带滑转；
回转式推土机，铲刀在水平面安装的回转角
。
第二计算位置推土板中部突然顶到障碍物
其计算条件为：
推土机在水平地面作业；
铲刀于固定位置切土（油缸闭锁或绞盘制动）；
推土机功率不能在提供最大顶推力同时提升推土板；
推土机具有最大顶推力，并考虑冲击、惯性等动载因素，需考虑动载系数。
第三计算位置推土板侧角顶到障碍物（偏载）。其计算条件同第一计算位置。
第四计算位置液压推土机铲刀中部强制切土。
其计算条件为：
推土机在水平地面作业；
铲刀中部顶到障碍物上，且全力向下施压；
推土机功率足够大，铲刀在强制入土的同时，以最大顶推力向前，即可能使推土机抬头失稳同时履带滑转；
切削深度为零。
计算中，选择了第二及第三计算位置。
U型架受力分析
以第二计算位置为例,取铲刀为研究对象，受力如图１所示。铲刀受力有：土的反力PX和PZ、铲刀自重Gg、U型架铰点支反力XC和ZC、提升力S。PX、PZ和S可前述公式求得，即PX、PZ、S和Gg均为已知力，铰点反力XC和ZC可按下面平衡方程计算。
图１铲刀受力图
单独取U型架为研究对象，受力如图2所示。因为整个系统的结构及受载均对称，
图2 U型架受力图
所以图中：
S１＝S２＝ S，

作用在U型架上的力有：球铰反力XA、ZA，以及斜撑杆与U型架间反力PB1、PB2、PE1、PE。为计算方便，过铰点1 、2建立一补充坐标轴u-u，由于结构及受力对称，有：
建立以下平衡方程：
并根据实际受力特点假设：
以上六式联立，即可求得XA、ZA 、PB1、PB2、PE1、PE。
TY160型推土机U型架外载荷计算结果
第二计算位置（正载）计算结果
计算中所需U型架各部分尺寸见表2，各尺寸含义见图1和图2。
将表1和表2中的数值代入前述公式中，经过计算，得到了U型架在正载时所受外载荷，计算结果见表3。
第三章 TY160型推土机U型架有限元分析
TY160型推土机U型架有限元模型的建立
TY160型推土机U型架有限元计算结果
TY160型推土机U型架有限元模型的建立
一、建立U型架结构的实体模型
由前处理软件提供的交互式图形输入功能，在终端屏幕上人机交互地构建几何模型，同时生成几何模型的描述数据。U型架原始结构如图5所示，根据使用特点及计算要求，对U型架结构进行了必要的简化，得到其实体模型。
图5 U型架原始结构图
二、划分有限元网格
对于三维结构的有限元分析，采用高精度的单元，单元数目可以少些，数据准备方便，总计算量也可以减少，高阶单元用于三维问题是更有效的。等参单元既能适应复杂结构的曲面边界，又便于构造高阶单元，在三维结构分析中是很常用的。
由于U型架的结构不规则，为适应其边界，提高计算精度并减少计算量，选择20节点六面体等参数单元来划分网格。整个结构共划分为32332个单元，63800个节点，如图 6所示。
图6 U型架结构有限元网格图
三、确定边界条件
根据U型架使用情况及有限元分析的要求，对模型施加如下约束：
U型架与机身铰接处：UX、UY、UZ
U型架前端与铲刀铰接处： UZ