煤矿机载锚杆钻机大臂结构疲劳寿命仿真分析及参数优化研究

李云鹏

doi:10.13436/j.mkjx.202608027

煤矿机械 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (8) : 142 -147. DOI: 10.13436/j.mkjx.202608027

煤矿机载锚杆钻机大臂结构疲劳寿命仿真分析及参数优化研究

李云鹏

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

针对EBZ260M-2型机载锚杆钻机大臂存在应力集中、疲劳寿命不均、自重偏大等问题，开展疲劳寿命仿真与结构参数优化研究。采用SolidWorks与ANSYS Workbench建立大臂有限元模型，完成静力学仿真与网格无关性验证，结合nCode DesignLife与Miner累积损伤理论、Goodman平均应力修正开展疲劳寿命分析。以固定臂厚度、伸缩臂厚度、固定臂外径为设计变量，采用多岛遗传算法（MIGA）构建以质量最小化为目标，强度、刚度、疲劳寿命为约束的优化模型。结果表明：大臂最危险工况为顶部作业，最大应力273.33 MPa，最小疲劳寿命24 583 h；优化后大臂减重15.66%，最大应力313.24 MPa、最大变形6.25 mm、最小疲劳寿命21 625 h，均满足设计要求。该方法有效提升了大臂结构性能与材料利用率，为矿用机械臂架优化设计提供了参考。