李治國++張雅靜

摘 要：結(jié)合挖掘?yàn)趿核睾５啄鄬?duì)延緩湖泊沼澤化的重要意義，采用Pro/E和Abaqus軟件對(duì)淺水清淤裝置進(jìn)行虛擬樣機(jī)模型的建立。通過Pro/E進(jìn)行參數(shù)化建模，裝配其組件后模仿真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)清淤裝置主要部件進(jìn)行力學(xué)分析，并利用Abaqus軟件進(jìn)行有限元分析，為其樣機(jī)制造提供理論支持。

關(guān)鍵詞：清淤裝置 虛擬樣機(jī) 優(yōu)化 有限元分析

中圖分類號(hào)：TH112.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0101-01

烏梁素海是黃河流域的最大湖泊，在中國濕地、荒漠及動(dòng)物物種三大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)中具有十分重要的地位。采用機(jī)械化技術(shù)（國家自然科學(xué)基金30160022；國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目2002EC000128）收獲大型水生植物，可以對(duì)烏梁素海富營養(yǎng)化進(jìn)行適度控制[1]。

虛擬樣機(jī)技術(shù)通過反復(fù)修改系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，虛擬試驗(yàn)不同的設(shè)計(jì)方案，并且不必浪費(fèi)制造及調(diào)試物理樣機(jī)所需的時(shí)間，還可節(jié)省建立實(shí)驗(yàn)臺(tái)、安裝設(shè)備等有關(guān)的費(fèi)用，更快地確定影響系統(tǒng)的參數(shù)以獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[2]。該課題在研究中，創(chuàng)建虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)采用Pro/E和Abaqus兩大軟件，對(duì)淺水清淤裝置進(jìn)行靜力學(xué)分析。

1 挖掘裝置受力分析

挖掘裝置是一個(gè)對(duì)稱機(jī)構(gòu)，通常取單個(gè)進(jìn)行討論。液壓清淤裝置單斗主要受力如下：其中：F1 —底板兩邊粘聚力和摩擦力；F2—兩邊切入阻力；F3—水平刃口阻力；F4—粘聚力和摩擦力；F5—主液壓缸壓力；F6—側(cè)液壓缸壓力。

2 清淤裝置虛擬樣機(jī)建立

2.1 設(shè)計(jì)流程

清淤裝置在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)流程如圖1。

2.2 建立清淤裝置模型

根據(jù)9GSCC-1.4型水草收割船的結(jié)構(gòu)尺寸，在Pro/E中建立清淤裝置的三維模型。包括挖斗、主、側(cè)液壓缸、接頭、斗座、螺栓、銷等。

3 清淤裝置有限元分析

Abaqus被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。本課題利用Abaqus對(duì)抓斗進(jìn)行靜力學(xué)分析主要從兩方面進(jìn)行：

（1）抓斗轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析。

（2）抓斗靜止不動(dòng)，對(duì)抓斗形狀、斗齒進(jìn)行靜力學(xué)分析。

從圖2可知，應(yīng)力相對(duì)較大的紅色區(qū)域特別少，沒有明顯的應(yīng)力集中點(diǎn)。最大值出現(xiàn)在斗齒根部，應(yīng)力值σmax= 15.6MPa<[σb]=245 MPa（ZGMn13）。

4 結(jié)語

（1）通過Pro/E對(duì)淺水清淤裝置建模、虛擬裝配，建立了虛擬樣機(jī)分析平臺(tái)，為清淤裝置的虛擬開發(fā)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

（2）利用Abaqus模塊計(jì)算仿真獲得了單斗工作中的應(yīng)力分布圖，為清淤裝置的設(shè)計(jì)制造提供了依據(jù)，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低了設(shè)計(jì)成本，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

參考文獻(xiàn)

[1] 厚福祥，尚士友.內(nèi)蒙古梁素海生物促淤作用與底泥資源的發(fā)利用[J].東北林業(yè)學(xué)報(bào)，2002（3）：32-34.

[2] 楊崗，李芾.基于VR技術(shù)的CHRI轉(zhuǎn)向架虛擬裝配研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013（2）：74.

[3] 同濟(jì)大學(xué).單斗液壓挖掘機(jī)[M].中國建筑工業(yè)出版社，1986：1-126.endprint

摘 要：結(jié)合挖掘?yàn)趿核睾５啄鄬?duì)延緩湖泊沼澤化的重要意義，采用Pro/E和Abaqus軟件對(duì)淺水清淤裝置進(jìn)行虛擬樣機(jī)模型的建立。通過Pro/E進(jìn)行參數(shù)化建模，裝配其組件后模仿真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)清淤裝置主要部件進(jìn)行力學(xué)分析，并利用Abaqus軟件進(jìn)行有限元分析，為其樣機(jī)制造提供理論支持。

關(guān)鍵詞：清淤裝置 虛擬樣機(jī) 優(yōu)化 有限元分析

中圖分類號(hào)：TH112.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0101-01

烏梁素海是黃河流域的最大湖泊，在中國濕地、荒漠及動(dòng)物物種三大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)中具有十分重要的地位。采用機(jī)械化技術(shù)（國家自然科學(xué)基金30160022；國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目2002EC000128）收獲大型水生植物，可以對(duì)烏梁素海富營養(yǎng)化進(jìn)行適度控制[1]。

虛擬樣機(jī)技術(shù)通過反復(fù)修改系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，虛擬試驗(yàn)不同的設(shè)計(jì)方案，并且不必浪費(fèi)制造及調(diào)試物理樣機(jī)所需的時(shí)間，還可節(jié)省建立實(shí)驗(yàn)臺(tái)、安裝設(shè)備等有關(guān)的費(fèi)用，更快地確定影響系統(tǒng)的參數(shù)以獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[2]。該課題在研究中，創(chuàng)建虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)采用Pro/E和Abaqus兩大軟件，對(duì)淺水清淤裝置進(jìn)行靜力學(xué)分析。

1 挖掘裝置受力分析

挖掘裝置是一個(gè)對(duì)稱機(jī)構(gòu)，通常取單個(gè)進(jìn)行討論。液壓清淤裝置單斗主要受力如下：其中：F1 —底板兩邊粘聚力和摩擦力；F2—兩邊切入阻力；F3—水平刃口阻力；F4—粘聚力和摩擦力；F5—主液壓缸壓力；F6—側(cè)液壓缸壓力。

2 清淤裝置虛擬樣機(jī)建立

2.1 設(shè)計(jì)流程

清淤裝置在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)流程如圖1。

2.2 建立清淤裝置模型

根據(jù)9GSCC-1.4型水草收割船的結(jié)構(gòu)尺寸，在Pro/E中建立清淤裝置的三維模型。包括挖斗、主、側(cè)液壓缸、接頭、斗座、螺栓、銷等。

3 清淤裝置有限元分析

Abaqus被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。本課題利用Abaqus對(duì)抓斗進(jìn)行靜力學(xué)分析主要從兩方面進(jìn)行：

（1）抓斗轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析。

（2）抓斗靜止不動(dòng)，對(duì)抓斗形狀、斗齒進(jìn)行靜力學(xué)分析。

從圖2可知，應(yīng)力相對(duì)較大的紅色區(qū)域特別少，沒有明顯的應(yīng)力集中點(diǎn)。最大值出現(xiàn)在斗齒根部，應(yīng)力值σmax= 15.6MPa<[σb]=245 MPa（ZGMn13）。

4 結(jié)語

（1）通過Pro/E對(duì)淺水清淤裝置建模、虛擬裝配，建立了虛擬樣機(jī)分析平臺(tái)，為清淤裝置的虛擬開發(fā)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

（2）利用Abaqus模塊計(jì)算仿真獲得了單斗工作中的應(yīng)力分布圖，為清淤裝置的設(shè)計(jì)制造提供了依據(jù)，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低了設(shè)計(jì)成本，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

參考文獻(xiàn)

[1] 厚福祥，尚士友.內(nèi)蒙古梁素海生物促淤作用與底泥資源的發(fā)利用[J].東北林業(yè)學(xué)報(bào)，2002（3）：32-34.

[2] 楊崗，李芾.基于VR技術(shù)的CHRI轉(zhuǎn)向架虛擬裝配研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013（2）：74.

[3] 同濟(jì)大學(xué).單斗液壓挖掘機(jī)[M].中國建筑工業(yè)出版社，1986：1-126.endprint

摘 要：結(jié)合挖掘?yàn)趿核睾５啄鄬?duì)延緩湖泊沼澤化的重要意義，采用Pro/E和Abaqus軟件對(duì)淺水清淤裝置進(jìn)行虛擬樣機(jī)模型的建立。通過Pro/E進(jìn)行參數(shù)化建模，裝配其組件后模仿真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)清淤裝置主要部件進(jìn)行力學(xué)分析，并利用Abaqus軟件進(jìn)行有限元分析，為其樣機(jī)制造提供理論支持。

關(guān)鍵詞：清淤裝置 虛擬樣機(jī) 優(yōu)化 有限元分析

中圖分類號(hào)：TH112.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0101-01

烏梁素海是黃河流域的最大湖泊，在中國濕地、荒漠及動(dòng)物物種三大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)中具有十分重要的地位。采用機(jī)械化技術(shù)（國家自然科學(xué)基金30160022；國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目2002EC000128）收獲大型水生植物，可以對(duì)烏梁素海富營養(yǎng)化進(jìn)行適度控制[1]。

虛擬樣機(jī)技術(shù)通過反復(fù)修改系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，虛擬試驗(yàn)不同的設(shè)計(jì)方案，并且不必浪費(fèi)制造及調(diào)試物理樣機(jī)所需的時(shí)間，還可節(jié)省建立實(shí)驗(yàn)臺(tái)、安裝設(shè)備等有關(guān)的費(fèi)用，更快地確定影響系統(tǒng)的參數(shù)以獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[2]。該課題在研究中，創(chuàng)建虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)采用Pro/E和Abaqus兩大軟件，對(duì)淺水清淤裝置進(jìn)行靜力學(xué)分析。

1 挖掘裝置受力分析

挖掘裝置是一個(gè)對(duì)稱機(jī)構(gòu)，通常取單個(gè)進(jìn)行討論。液壓清淤裝置單斗主要受力如下：其中：F1 —底板兩邊粘聚力和摩擦力；F2—兩邊切入阻力；F3—水平刃口阻力；F4—粘聚力和摩擦力；F5—主液壓缸壓力；F6—側(cè)液壓缸壓力。

2 清淤裝置虛擬樣機(jī)建立

2.1 設(shè)計(jì)流程

清淤裝置在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)流程如圖1。

2.2 建立清淤裝置模型

根據(jù)9GSCC-1.4型水草收割船的結(jié)構(gòu)尺寸，在Pro/E中建立清淤裝置的三維模型。包括挖斗、主、側(cè)液壓缸、接頭、斗座、螺栓、銷等。

3 清淤裝置有限元分析

Abaqus被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。本課題利用Abaqus對(duì)抓斗進(jìn)行靜力學(xué)分析主要從兩方面進(jìn)行：

（1）抓斗轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)分析。

（2）抓斗靜止不動(dòng)，對(duì)抓斗形狀、斗齒進(jìn)行靜力學(xué)分析。

從圖2可知，應(yīng)力相對(duì)較大的紅色區(qū)域特別少，沒有明顯的應(yīng)力集中點(diǎn)。最大值出現(xiàn)在斗齒根部，應(yīng)力值σmax= 15.6MPa<[σb]=245 MPa（ZGMn13）。

4 結(jié)語

（1）通過Pro/E對(duì)淺水清淤裝置建模、虛擬裝配，建立了虛擬樣機(jī)分析平臺(tái)，為清淤裝置的虛擬開發(fā)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

（2）利用Abaqus模塊計(jì)算仿真獲得了單斗工作中的應(yīng)力分布圖，為清淤裝置的設(shè)計(jì)制造提供了依據(jù)，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低了設(shè)計(jì)成本，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

參考文獻(xiàn)

[1] 厚福祥，尚士友.內(nèi)蒙古梁素海生物促淤作用與底泥資源的發(fā)利用[J].東北林業(yè)學(xué)報(bào)，2002（3）：32-34.

[2] 楊崗，李芾.基于VR技術(shù)的CHRI轉(zhuǎn)向架虛擬裝配研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013（2）：74.

[3] 同濟(jì)大學(xué).單斗液壓挖掘機(jī)[M].中國建筑工業(yè)出版社，1986：1-126.endprint