作者 | 郭老師 仿真秀優(yōu)秀講師

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導讀：挖掘機完成各種工作任務，其承受著各種復雜多變的載荷。由于挖掘機作業(yè)條件惡劣，受載情況十分復雜，導致挖掘阻力難以確定，工作裝置各鉸點所承受的動態(tài)載荷也很難準確獲得，給結構強度的準確分析預測帶來了困難?；诙囿w動力學仿真、離散元仿真模擬、預測反鏟挖掘機在進行挖掘作業(yè)時鏟斗端所受的挖掘阻力以及機臂的應力應變，為下一步的挖掘機鏟斗結構優(yōu)化、工作裝置鉸點優(yōu)化提供理論基礎。

一、工程車輛仿真的關鍵技術

以某挖掘機為研究對象，通過顆粒動力學分析獲得較為精確的挖掘阻力，為動臂結構強度的分析提供加載依據(jù)。

1、根據(jù)挖掘機的幾何參數(shù)建立三維模型，實測挖掘機不同物料下的作業(yè)實驗、然后以動臂、斗桿和鏟斗油缸位移變化曲線作為驅動，模擬真實的挖掘過程，獲得鏟斗軌跡曲線；

2、通過RFlex對其動臂進行柔性化，賦予真實的材料參數(shù)，根據(jù)仿真結果，查看動臂的應力應變，同時也可獲得疲勞壽命；

3、通過離散單元法建立挖掘介質的顆粒模型，設置顆粒工廠和其他求解參數(shù)，模擬鏟斗在挖掘時的真實工況，以此求得鏟斗在挖掘不同介質時各個方向所受的挖掘阻力。

二、工程車輛仿真分析

1、RecurDyn

建立挖掘機虛擬樣機模型，不考慮實際挖掘機挖掘作業(yè)時機體的行走、回轉、平掃、卸料工況。因此在進行運動學仿真時，在不影響仿真結果的情況下，保證仿真速度、提高仿真效率，利用約束、柔性化命令對其進行模型進行處理，利用AKISPL將實驗采集得到的三組油缸活塞桿的時間位移數(shù)據(jù)轉化為時間速度數(shù)據(jù)，如鏟斗軌跡下圖所示：

2、EDEM

EDEM是目前應用十分廣泛的一款離散單元法軟件，主要是用來對工業(yè)中粒子進行仿真分析處理?？梢暂^為準確地模擬各種非球形顆粒，同時支持多種類型的CAD文件導入，擁有與其他分析軟件兼容的接口， 可以用來實現(xiàn)顆粒與流體、機械等學科的耦合仿真分析。比如：

3、結果分析

（1）阻力分析，通過仿真求解可以得到鏟斗在作業(yè)時受到的挖掘阻力，分別是 X、Y、Z 三個方向的挖 掘阻力和沿 X、Y、Z 軸的阻力矩

（2）應力分析，通過剛柔耦合，可以獲得動臂在挖掘過程中的實時應力變化，獲得易發(fā)生疲勞磨損的的部分，可對后期結構優(yōu)化，壽命預測提供基礎

審核編輯：湯梓紅