裝載機(jī)作為應(yīng)用廣泛的土方機(jī)械之一,其作業(yè)對(duì)象通常是碎石、沙子、土壤等散體物料,裝載機(jī)鏟斗作為與物料直接接觸的工作裝置,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)提高整機(jī)工作效率和降低燃油消耗具有重要意義。因此,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析理論和方法的準(zhǔn)確性和合理性將對(duì)后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接影響�，F(xiàn)階段學(xué)者多采用傳統(tǒng)強(qiáng)度分析方法對(duì)鏟斗等工作裝置進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,忽略了物料之間、物料與設(shè)備體之間的散體力作用。本文在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外鏟斗強(qiáng)度分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究成果的基礎(chǔ)上,基于物料特性對(duì)物料和設(shè)備體之間的散體力作用關(guān)系進(jìn)行研究,提出了一種考慮散體力的鏟斗強(qiáng)度分析方法,采用一種離散元-有限元耦合方法對(duì)鏟斗進(jìn)行強(qiáng)度分析,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的合理性。最后分析了鏟斗結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)鏟斗作業(yè)阻力和強(qiáng)度的影響,為鏟斗結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:（1）介紹離散元-有限元耦合分析理論�；陔x散元素法理論和有限元素法理論,介紹了離散元-有限元耦合分析的理論,并對(duì)離散元-有限元耦合形式進(jìn)行分析;（2）建立鏟斗作業(yè)過程的離散元仿真,并獲取鏟斗受力。基于鏟斗自身特征建立了鏟斗模型;對(duì)物料之間、物料與鏟斗之間的接觸參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定;基于逆向工程技術(shù)對(duì)碎石... 

【文章來(lái)源】：廣西科技大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鏟斗六種典型作業(yè)工況Fig.1-1Sixtypicalworkingconditionsofthebucket綜上所述，傳統(tǒng)強(qiáng)度分析方法存在兩個(gè)方面的問題：①鏟斗的作業(yè)阻力是通過

圖 2-1 離散元素法分析過程Fig. 2-1 The analysis process of discrete element method2.2.2 離散元素法的基本原理離散單元法的基本原理是把作業(yè)對(duì)象進(jìn)行離散化，將其視為彼此獨(dú)立的單元，根據(jù)單元間的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和牛頓第二定律，采用迭代法，計(jì)算小的步長(zhǎng)內(nèi)所有單元的受到的作用力和發(fā)生的位移，從而更新單元位置，為保證任意時(shí)刻單元所受到的作用力只是來(lái)自單元本身和與之接觸的其他單元[33]，離散元素法的計(jì)算前提條件是：步長(zhǎng)足夠小、且在任意時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)，顆粒速度和加速度恒定不變。這兩個(gè)基本原理可以從兩個(gè)方面來(lái)理解：一是接觸模型，用來(lái)表示顆粒受到的作用力與發(fā)生的位移之間的關(guān)系，并計(jì)算顆粒接觸力的大��；二是牛頓第二定律，即求解單元的位移、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)[9]。2.2.3 離散元素法的接觸本構(gòu)模型

圖 2-3 法向振動(dòng)模型、切向振動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型和滑動(dòng)模型-3 Normal vibration model, tangential vibration motion model and sliding粒的振動(dòng)向法向和切向兩個(gè)方向分解，可以得到顆粒的切向動(dòng)，其中法向振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程如下式：nnnnnnmd u/dt+ Cdu/dt+Ku=F22i,j向振動(dòng)運(yùn)動(dòng)又可以分解為切向的滑動(dòng)與切向滾動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，ttttttmd u/dt+ Cdu/dt+Ku=F22i,jddtCdudtKusMttttI/+ (/+)=22i,jθ 為與設(shè)備體發(fā)生接觸的顆粒中任意顆粒i、 j 的等效質(zhì)量；量；s表示顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑；nu 、tu 分別為顆粒在法向和切顆粒旋轉(zhuǎn)角度；tF 、nF 是顆粒受到的外力在切向和法向兩個(gè)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Workbench挖掘式裝載機(jī)鏟斗有限元分析[J]. 何洋,李曉豁.  煤礦機(jī)械. 2018(05)
[2]裝載機(jī)鏟裝過程仿真的物料堆建模方法研究[J]. 楊旭,李冰,徐武彬,李玉鳳.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2018(05)
[3]礦用裝載機(jī)械鏟斗的離散元和有限元耦合數(shù)值模擬分析[J]. 趙遠(yuǎn).  煤礦機(jī)電. 2018(02)
[4]裝載機(jī)鏟斗鏟裝阻力的離散單元法研究[J]. 李茹,徐武彬,李冰,楊旭.  廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[5]裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析與試驗(yàn)研究[J]. 萬(wàn)一品,賈潔,梁佳,宋緒丁.  機(jī)械強(qiáng)度. 2016(04)
[6]礦用裝載機(jī)鏟斗有限元強(qiáng)度分析[J]. 吳衛(wèi)萍.  長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(02)
[7]基于HyperMesh-EDEM-Patran耦合的鏟運(yùn)機(jī)鏟斗強(qiáng)度分析[J]. 李建國(guó),石博強(qiáng),劉瑞月,張浩.  機(jī)械強(qiáng)度. 2016(02)
[8]裝載機(jī)工作裝置三維建模及有限元分析[J]. 曹博濤,李小瑩,楊勇強(qiáng).  煤礦機(jī)械. 2014(05)
[9]基于Ansys Workbench的裝載機(jī)鏟斗有限元分析[J]. 張倩,單忠德,鄒愛玲,周永松,莊圓.  起重運(yùn)輸機(jī)械. 2013(12)
[10]工程機(jī)械節(jié)能減排任重道遠(yuǎn)[J]. 賈澤輝,吳學(xué)松.  建筑機(jī)械化. 2013(03)

碩士論文
[1]基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下管道力學(xué)響應(yīng)分析[D]. 李杭杭.西南石油大學(xué) 2017
[2]裝載機(jī)工作過程力學(xué)分析及工作軌跡研究[D]. 王俊宇.廣西科技大學(xué) 2016
[3]裝載機(jī)工作裝置動(dòng)力學(xué)仿真與有限元分析[D]. 彭丹.長(zhǎng)安大學(xué) 2015
[4]大型裝載機(jī)工作裝置輕量化研究[D]. 魏加潔.吉林大學(xué) 2014
[5]基于DEM的細(xì)長(zhǎng)型金屬管粉體顆粒夯實(shí)的模擬研究[D]. 呂函珂.重慶大學(xué) 2013
[6]基于有限元法ZL50裝載機(jī)鏟斗強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 張立榮.山東理工大學(xué) 2008
[7]裝載機(jī)液壓振動(dòng)鏟裝的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 范德強(qiáng).吉林大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3334621