阐述了子结构静力凝聚的基本原理,从理论上分析了静力凝聚模态分析中误差产生的原因,并利用非线性矩阵摄动理论推导了模态频率误差公式。利用平板结构进行了多种主自由度选择方案的仿真对比分析,研究了主自由度数量和分布对计算误差的影响规律。研究结果表明,主自由度定义方式是子结构静力凝聚模态分析中计算误差的最大影响因素,主要包括主自由度分布和数量两个方面,其中对主自由度分布更敏感,这和理论分析的结论一致。

分析了液压挖掘机的典型工况及受力情况,并在铲斗挖掘工况下对其动臂进行了有限元计算。针对动臂内部筋板的布局,提出了一种箱型结构内部加强筋的布局优化方法,并基于渐进结构优化方法(ESO),对内部筋板的布局进行了拓扑优化,快速简便地确定了箱型结构内部加强筋的布局。对比优化前后有限元分析结果表明,此方法能够减小结构最大等效应力并减少高应力区。用试验验证了此方法的有效性和实用性。