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基于ABAQUS疏浚抓斗挖掘过程的有限元仿真分析
| 论文题名： | 基于ABAQUS疏浚抓斗挖掘过程的有限元仿真分析 |
| 关键词： | 疏浚抓斗;推压阻力;挖掘阻力;液压油缸推力;有限元仿真 |
| 摘要： | 疏浚行业在水运交通、港口建设，海洋开发等领域一直扮演着重要的角色。近年来，随着国家发展高等级内河航道以及建设深水码头等的迫切需要。国内疏浚行业迎来了又一次发展的巨大契机。与此同时也给疏浚工程，尤其是疏浚设备提出了更高的要求。抓斗挖泥船因其具有挖掘深度大且精度高的优势，势必成为今后疏浚工程建设中重要的疏浚设备。对疏浚抓斗挖掘过程的深层次机理的研究，对提高疏浚抓斗的设计水平具有重要的意义。 本文主要针对疏浚抓斗挖掘过程中，挖掘阻力和液压油缸推力的变化进行了分析研究。结合已有的挖掘阻力计算的理论，完善了疏浚挖掘过程中推力阻力的计算。得到了挖掘阻力和液压油缸推力的随开度的变化情况。使用CEL法，完成了对疏浚抓斗挖掘过程的有限元仿真分析，并将得到的仿真结果和理论数据进行对比分析。同时，还研究了各种因素对挖掘阻力的影响。本文的主要研究内容有以下几个方面： （1）介绍塑性极限分析法的相关理论；建立了合理的疏浚挖掘过程的推压阻力力学模型；结合塑性极限分析法和虚功率原理，完成了对疏浚抓斗挖掘过程中推压阻力计算公式的推导。 （2）取左侧抓斗，利用Adams对疏浚抓斗进行动力学仿真，得到挖掘过程中相关参数与时间的变化规律；介绍了挖掘过程中，水平刃口的切入阻力、侧板的切入阻力和底板推压阻力及其对应的阻力矩的计算方法；根据力矩平衡原理推导得到了液压油缸推力的计算公式，并得到挖掘阻力和液压油缸推力随抓斗开度的变化规律，并进行了分析研究。 （3）介绍欧拉-拉格朗日算法（CEL）的原理；利用有限元软件ABAQUS，建立合理的仿真模型，并完成了疏浚抓斗挖掘过程的仿真分析，得到了挖掘阻力和挖掘阻力矩的变化曲线；结合挖掘过程的动态变化情况，分析研究了挖掘阻力的变化情况；同时，将挖掘阻力和液压油缸推力的仿真值和传统解析理论数据进行对比分析研究。 （4）利用有限元CEL法，分析研究了土体的物理特性和疏浚抓斗的挖掘状态等因素对挖掘阻力的影响。同时，还对疏浚抓斗的作业深度和土体的应力场对挖掘阻力的影响，做出了相应的仿真分析。 |
| 作者： | 姜益 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 郭建生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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