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固定式液壓破碎機是集機、電、液于一體的大功率破碎、拆除作業設備，主要應用于各類礦山、采石場破碎機的入料口或格篩處，進行大塊物料的二次破碎，也可用于冶煉廠對鋼包和冶金爐進行打殼、拆包等工作。近年來，隨著市場需求，固定式液壓破碎機向大型、重載、超高和超長方向發展，GTPH90-8.5/9.5-W型作為國內自主研發的最大規格固定式破碎機，整機重量近30t，工作半徑達18m（一臂8.5m/二臂9.5m），前端配套近3t重GT90液壓錘。在超長臂、重載、強沖擊載荷下，實現整體結構的可靠性和穩定性顯得尤為重要。
由于各部件間的耦合作用，不宜采用解析方法計算結構的應力、應變和位移，而傳統的樣機試驗評價其結構的可靠性，成本高、周期長、費時費力。有限元分析法大多數應用僅限于對某個關鍵部件或者部分結構進行強度、剛度及模態分析，而結構件分開計算存在邊界條件及載荷難以確定、結構簡化等問題，從而影響計算結果的準確性。本文以該大型破碎機整體結構為研究對象，采用系統CAE方法和技術進行靜力學分析和模態分析，為其結構進一步優化和改進設計提供依據。
固定式破碎機的整體結構主要由回轉平臺、液壓馬達、回轉支承、大臂、二臂、連桿、搖桿、液壓錘、動臂油缸、斗桿油缸、轉錘油缸及與固定地基連接的螺栓、減振彈簧組件等組成，如圖1所示。破碎機使用工況復雜，考慮篇幅，本文選用最大工作半徑姿態進行建模仿真分析，此工況下載荷作用線距離各個關鍵傳遞路徑點（銷軸等）以及底座中心線達到最遠，可以認為這是最惡劣的工作位姿。
首先，利用SolidWorks軟件建立固定式液壓破碎機的三維幾何模型，導入HyperMesh中建立CAE分析的整體模型。在CAE模型的建立過程中，對于銷軸采用賦予橫截面和材料的梁單元進行簡化模擬；對于銷軸孔和銷軸之間的轉動，通過釋放軸向自由度來模擬；螺栓連接使用RBE2 spider-beam-RBE2 spider模擬；對于厚長比小于1/15的零件均采用板殼單元，特殊情況下，對于厚長比在1/15～1/10之間的零件也采用板殼單元，其它情況均采用三維實體單元，板與板之間的焊縫采用RBE2剛性單元連接。其次，進行有限元模型簡化處理，回轉底座處的減振彈簧組件以軸向拉壓彈簧單元表示其功能；回轉馬達以等效集中質量單元替代；大臂、二臂、轉錘液壓缸需要考慮在沖擊作業中的軸向伸縮，需要定量計入液壓彈簧和活塞桿軸向彈性變形的綜合作用，故采用串聯彈簧方式模擬。通過有限元模型簡化得到了包含269825個節點和228527個單元的整體CAE模型。
固定式液壓破碎機回轉底座底板的16個螺栓孔通過地腳螺栓與地面固結，施加固定約束（即6個自由度均約束）。對底座上的回轉馬達施加繞Y軸的旋轉約束，施加在回轉座底板上安裝電機位置的軸心處，模擬破碎機在實際工作中回轉馬達處于制動狀態。由于液壓破碎機在釬桿頭部受到Y向正方向的力（液壓錘打擊反作用力），致使回轉支承受到力矩作用，因此，對軸承內外圈接觸的兩邊進行節點融合，模擬其真實受力和力傳遞的狀況。
液壓破碎錘是二元彈性系統，由于沖擊過程的復雜性，在沖擊作用時間和被沖擊物體的位移未知的情況下，無論古典的碰撞理論或現代波動力學理論，均難以給出精確的沖擊力解析，只能根據以下公式近似求解。
經估算沖擊力F=196kN，加載在釬桿端部，方向沿Y軸正向（模擬釬桿輸出能量不足以擊碎巖石，所有反作用力通過釬桿傳遞到工作裝置上的狀態），同時還應考慮液壓破碎錘整體的自身重力，因此設置重力加速度g=9.810mm/s。
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