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装载机是工程机械的主要机种之一，采用传统设计方法在一定程度上存在盲目性，容易形成设计中的人为应力集中点，造成机构整体强度的削弱甚至破坏。按这种设计生产出的产品，外观上看上去很强壮、刚性很好，但却有内在的设计缺陷，使用过程中常因工作装置结构强度等原因，产生开焊、甚至断裂等损坏现象，致使工作装置报废，造成重大经济损失。动臂是装载机工作装置的重要组成部分，起着主要的承载作用，分别与铲斗、摇臂、拉杆、前车架相铰接，是整个工作装置部分的核心部件。
ZLSOF双摇臂装载机的动臂一直存在强度问题，已经修改过几次，但并未用有效的方法来进行分析。前一段时间，新改进的ZLSOF双摇臂装载机的动臂出现批量断裂，针对这一情况，运用美国大型有限元分析软件NASTRAN对该动臂进行了强度分析，并根据分析结果进行了结构改进，最终使动臂满足了强度要求。
断裂时首先在破坏点处出现裂纹，然后裂纹沿着焊缝开始扩展，最终导致整个动臂断裂。此种断裂性质严重，使装载机不能正常工作。在分析动臂时没有将其分离出来单独加载，而是对整个工作装置进行了分析，只在铲斗上加力，这样做可以免去中间的动臂受力计算过程。与铲斗、摇臂、拉杆、前车架及液压缸间采用铰接的方式来模拟，使它们之间只有1个旋转自由度。需要注意的是2个动臂液压缸与2个翻斗液压缸中的压力分别相等，在这里，用多点约束来使它们的压力相等。整个工作装置中动臂采用实体单元划分，铲斗、摇臂及拉杆均采用壳单元来模拟。整个模型共有214968个单元。该装载机所能达到的最大牵引力为150 kN，最大掘起力为160 kN，倾翻载荷为114 kN。分析时采用比较典型的两种工况：联合偏载工况与地面支撑掘起工况。将动臂上铰点、举升液压缸和翻斗液压缸以铰链形式固定。载荷分为水平力Fx、竖直力F，及工作装置自重。前两个载荷的作用点在主导板向后及距铲斗总长的三分之一处。两种工况下所施加的载荷大小分别为：
联合偏载：F=100 kN，F=114 kN；
地面支撑掘起：F=0，F=160 kN；
自重G由有限元软件自动计算。
将满足工况的载荷和约束施加到有限元网格上，通过计算可得动臂的有限元分析结果。
在联合偏载工况下，动臂在破坏点处应力达到最大，密赛斯应力达到548 MPa，最大变形发生在动臂下铰点处，为24 mm。在支撑掘起工况下应力最大达到156 MPa，最大变形为0.97 mm。
动臂的材料为Q345，其屈服强度为345 MPa。显而易见，在支撑掘起工况下动臂强度满足要求，而在联合偏载工况下则不能满足要求，这是由于破坏点处的应力集中引起的。
为了使动臂强度满足要求，对动臂结构进行了适当改进。破坏点处的两个筋板直接焊在动臂应力较大位置不合适，由于焊接缺陷会削弱动臂的强度，另一方面也会引起应力集中，因此将这两块筋板去掉。同时将隔板上边缘减小，使其与动臂上边缘具有间隙。对修改后的动臂再一次进行分析，此次分析只取联合偏载工况，最大应力达到317 MPa，满足了强度要求，最大变形仍为24 mm，满足了刚度要求。
根据以上分析结果，装配出一台具有新型动臂结构的ZLSOF双摇臂装载机。为了验证分析过程中所建立的有限元模型和载荷模型的正确性，对具有新型动臂结构的装载机的动臂进行了应力测试，试验工况与分析工况相同。
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