基于ADAMS和ANSYS的矿用装载机联合仿真分析

作     者：董逸君 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：饶刚

授予年度：2015年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：矿用装载机 动力学 模态分析 刚柔耦合 

摘      要：随着采矿行业的快速发展，洞采设备也在大步向前发展。矿用装载机作为发展最快、需求量最大的洞采设备之一，对降低工程成本、保障工程质量、提高作业安全性和可靠性有重要作用。 本论文以国内某厂自主研发的矿用装载机为对象，对其工作范围及工作装置的动态特性进行整机仿真分析，从回转块和小臂出现的开裂现象出发，对其动力学性能进行研究，力图从力学性能层面寻找其失效原因。 首先，依据矿用装载机工程图建立三维实体模型。将三维模型导入ADAMS建立刚性虚拟样机，通过运动学和动力学仿真研究，得到该工作装置的主要性能参数，各构件铰点约束反力曲线以及油缸力学特性曲线，并对液压系统压力和驱动油缸进行校核。 然后，利用ANSYS创建回转块和小臂的模态中性文件，对小臂进行模态分析并提取前6阶模态振型，为振动特性分析、结构动载优化提供参考。 最后，利用ADAMS进行刚柔耦合动力学仿真，以修正柔性体铰点处的约束反力，将修正后的约束反力再加载到柔性体进行计算，从而得到一个工作循环过程中柔性体的应力变化过程;通过对一个工作循环过程中柔性体的应力变化过程进行分析得到柔性体出现最大应力的节点，对应的时间及应力位移分布云图;提取该节点在一个工作循环过程中的动应力-时间历程曲线，对回转块和小臂强度进行综合校核，得出结构开裂是由于结构强度不足引起的。 本文运用ADAMS和ANSYS对矿用装载机进行仿真分析，通过刚柔耦合分析对工作装置出现的开裂现象进行深入研究，这种方式避免了静力学结构分析的局限性，为产品的结构故障原因分析、结构优化设计提供理论依据。