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旋挖钻机作为一种灌注桩成孔施工机械具有适应地层范围广、工作效率高以及环保性特点,正是基于这些优点,使得旋挖钻机在桩基础工程中得到了广泛的应用。作为旋挖钻机的重要部件,桅杆不仅为钻具提供导向,还是旋挖钻机主执行机构的支撑与受力部件。为了确保旋挖钻机能正常、安全的工作,需要根据桅杆的受力特点对桅杆进行研究。本文根据有限元分析软件ANSYS对桅杆结构的强度、刚度、振动特性以及钻进工况的疲劳进行了分析,分析过程与结论如下:(1)对桅杆的起架、提钻及钻进工况进行受力分析,并使用MATALB软件进行仿真。结果表明:桅杆在起架工况下的极限状态是桅杆开始起架时桅杆变幅油缸对桅杆的推力;桅杆在提钻工况下的极限状态是桅杆受到的提钻力取最大值;桅杆在钻进工况下的极限状态是桅杆受到动力头作用的扭矩与加压油缸的反作用力取最大值。这些为桅杆静力分析中载荷的施加提供理论基础。(2)以软件PRO/E与有限元分析软件ANSYS相结合的方式建立桅杆有限元模型,并利用ANSYS对旋挖钻机起架、提钻以及钻进工况进行静力分析,通过分析三种工况的应力、位移,获得了桅杆的应力分布区域与桅杆的变形情况。然后对桅杆进行模态分析,获得了桅杆前10阶模态的固有振动频率与阵型。(3)通过分析镐型截齿破碎岩石的原理,并根据旋挖钻机的钻头结构参数构建了旋挖钻机钻进时载荷的数学模型。本文使用MATLAB软件模拟了9种组合岩石下旋挖钻机桅杆负载情况,并对其中一种组合岩石,四种不同切削厚度下的桅杆负载进行了模拟。将得到的载荷应用到桅杆的瞬态分析中获得了桅杆危险节点的应力-时间历程。使用计数法对其进行统计获得了桅杆危险部位的应力循环。(4)对桅杆进行疲劳寿命分析,首先确定了桅杆疲劳寿命的部位,利用Goodman公式获得对称循环载荷,并根据16Mn钢的力学特性与对称循环下的材料强度极限,建立桅杆的R-S-N曲线方程。结合线性疲劳损伤理论,确定桅杆在一种组合岩石,四种不同切削厚度下的疲劳寿命。结果表明,桅杆危险节点的疲劳寿命随着切削厚度的减小而增大,当切削厚度减小的幅度相同时,桅杆危险节点疲劳寿命增加幅度的逐渐增大。