混凝土水力破拆机械臂有限元分析及结构优化 Finite elem entanalysis and structuraloptim ization ofconcrete hydraulic dism antling m anipulator ． 邓三鹏 ，彭见辉 ，祁字明，苗德华 DENG San—peng，PENG Jian—hui。QIYu—ming，MIAO De．hua (天津职业技术师范大学 机器人及智能装备研究所，天津 300222) 摘 要：以混凝土水力破拆机械臂为研究目标 ，运用SOLIDWORKS和ANSYS WORKBENCH对机械臂 进行有限元仿真分析，研究机械臂的振动特性，指出结构中薄弓弓部位，并提出优化方案，比 较优化前后应力、形变云图和模态振型图，结果表明 ：机械臂的整体刚度、强度得到提高， 应力、形变明显降低，同时机械臂的一阶固有频率提高明显，有效避免了破拆作业中共振现 象的发生，同时模态分析结果为抑制机械臂振动提供了参考依据。 关键词：水力破拆；静力学分析；模态分析；结构优化 中囝分类号：TH13 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2015)12(上)-0061—03 Dol：10．3969／J．issn．1009-0134．2015．23．17 ． 0 引言 1 有限元分析 混凝土水力破拆机器人 是用超 高压水射流破拆受 损混凝土 ，与传统机械式接触破拆相 比，具有安全、高 效 、无污染、对钢筋无损害等优点，大大降低 了工人劳 动强度 ，在公路、隧道 、桥梁 、大坝、港 口、矿 山等混 凝土维护工程中可广泛应用。美国、瑞典等国家水力破 拆机器人研制较早 ，现在 已广泛应用， 目前国内还是传 统的机械式破拆 ，但水力破拆是受损混凝土修复的发展 趋势 ，而国外产 品价格昂贵、维护不便 ，因而研发国产 水力破拆机器人有重要工程意义。 机械臂是混凝土水力破拆机器人的执行机构，对结 构的刚度、强度要求较高【l】。运用ANSYSWorkbench建 立机械臂有限元模型，通过静力学和模态分析 ，指出结 构设计中薄弱部位并加以优化 ，分析流程如图1所示。

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