基于ABAQUS的反铲液压挖掘机斗杆有限元分析
液压挖掘机动臂的有限元分析
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关键词：动臂 有限元 静力分析
取得了良好的效果。
" 计算工况选择
分析与实验表明，危险断面最大应力发生在采 用铲斗挖掘的工况下， 因此计算位置按以下条件确定： （ 动臂位于动臂缸作用力臂最大处； !） 斗杆位于斗杆缸作用力臂最大处； （ "） （ 铲斗位于发挥最大挖掘力位置。 #） 按上述条件得到工作装置的计算位置如图 ! 所 示。 根据其 在计算工况中， 铲斗缸 !" 产生主动力， 最大推力可确定最大挖掘力 # $%&。
（ #）
修改前的结构模型对比
另外， 在此计算模型中没有考虑焊缝的影响。 在 （ "） 实际情况中， 良好质量的焊缝能够减小应力集中， 即 实际结构中的最大应力应低于计算值。
参 考 文 献
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曹善华 / 单斗挖掘机 / 北京： 机械工业出版社， ’:7:
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工程机械
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挖掘机斗杆有限元分析
挖掘机斗杆有限元分析姓名:周锋学号：11168451吨大型液压挖掘机斗杆有限元分析一. 斗杆外形图图 1 斗杆结构简图图2 斗杆三维外形简图二. 斗杆计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，其工作装置运动与受力情况比较复杂。
故选择了最危险工况来进行强度校核。
工况一：一般挖掘1.1/2铲斗油缸行程；2.1/2斗杆油缸行程；3.斗齿尖V点贴地；4.挖掘力0.7G，方向与地面成50度夹角，附加偏载。
工况二：伸长挖掘1.斗杆油缸行程缩至最小；2.铲斗油缸行程1/2处；3.斗齿尖V点贴地；4.挖掘力取0.7G，附加偏载。
三．边界条件的确定及约束的施加将斗杆简化成如图5所示的模型。
对于斗杆，A代表斗杆与动臂连接的铰点，B 代表斗杆与斗杆油缸的铰点。
图5 工作装置边界条件简化模型1). 铰点载荷的处理在挖掘机工作装置中，铰点是铲斗与斗杆、斗杆与动臂、动臂与机体以及各油缸和连杆机构与工作装置的连接构件。
因此，对于铰点处的载荷施加就显得尤为关键。
以往对于铰点处的载荷大多简化为集中力或等值的面载荷，施加集中载荷会产生很大的集中应力；施加等值面载荷无法全面考虑铰孔的应力分布情况。
本有限元计算铰点载荷的施加应用弹性力学的相关理论对销孔内表面的载荷简化为余弦分布的面载荷，（如图6所示）图6 铰点处余弦载荷分布- 余弦载荷分布假设：(1) 载荷在x-y平面内在180°范围内按余弦分布；(2) 分布力的方向为沿销孔表面的法向；(3) 载荷在z向均布。
四. 斗杆有限元分析1). 有限元模型斗杆实体模型采用应用软件Pro/Engineer建立，如图8。
有限元模型见图9。
斗杆有限元模型共划分单元457890个，节点117226个。
图7斗杆三维实体模型图8 斗杆有限元模型2).有限元计算将各项载荷加入有限元模型各铰点后，计算结果如下:- 工况一图9 斗杆Von Mises应力分布云图图10斗杆Von Mises应力分布云图图11斗杆Von Mises应力分布云图（最大应力）图12斗杆Von Mises应力分布云图（铲斗油缸处）图13斗杆Von Mises应力分布云图（斗杆油缸处）图14 斗杆前铸件应力分布云图图15 斗杆位移分布云图-工况二：图16斗杆Von Mises应力分布云图图17斗杆Von Mises应力分布云图图18斗杆Von Mises最大应力处图19斗杆Von Mises应力分布云图（铲斗油缸处）图20斗杆Von Mises应力分布云图（斗杆油缸处）图20 斗杆前铸件应力分布云图.. 图21 斗杆位移分布云图五、结果分析从以上三种工况计算结果来看，最大可能应力为240Mpa，满足强度使用要求，且最大应力出现于实际中焊缝之地。
ABAQUS有限元分析方法
一. 有限单元法的基本原理
有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元
二 ABAQUS简介
ABAQUS是建立在有限元方法上的强大的工程计算软件。 能解决从简单的线性问题和困难的非线性问题，可以绘画任何 存在的几何形状，而且能够模拟大多数工程材料的行为，是一 个通用的计算工具。 它不仅能解决结构力学问题，而且能够模拟热传导，辐射 和声音传播。它能解决一大批工程实际中所遇到的结构分析问 题，对固体，结构及结构-流体系统做静、动位移和应力进行 线性和非线性分析。 程序包括的单元类型有：桁元、二维平面应力和平面应变 元、三维平面应力元、等参梁元、板/壳元及二维、三维流体 元等。 交异性线弹性、弹塑性材料（包 括等向强化，随动强化和混合强化）等。 ABAQUS是一个模块存贮计算的解题程序。方程是按块处 理的，输入数据分成许多模块，各种复杂的分析都可以通过不 同的模块的组合来处理，因此，它可以求解很大的有限元系统。
ABAQUS/CAE 模块： 用于分析对象的建模，特性及约束条件
的给定，网格的划分以及数据传输等。
1. ABAQUS/CAE前处理模块：
（1）建立几何力学模型。 （2）给模型赋予材料参数。 （3）建立边界条件。 （4）施加载荷。 （5）划分网格。 （6）定义加载步。 （7）形成Input文件。
非对称四点弯曲试验装置图
能解决从简单的线性问题和困难的非线性问题可以绘画任何存在的几何形状而且能够模拟大多数工程材料的行为是一个通用的计算工具
ABAQUS有限元分析方法简介
有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元 （FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工 程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动 力学问题都可用它求得满意的数值结果。
液压挖掘机工作装置有限元分析
液压挖掘机工作装置有限元分析【摘要】有限元的计算精度高，具有较强的适应性，对工程各种的复杂形状能够进行全面有效的分析。
在液压挖掘机的工作装置进行全面的分析时，可以基于液压挖掘机整体的工作装置有限元进行全面的分析，从而增强液压挖掘机工作装置水平，提高液压挖掘机工作水平。
同时利用有限元在液压挖掘机工作装置中的应用，可以减少不必要的材料浪费现象，加强产品的改进水平。
【关键词】液压挖掘机；工作装置；有限元我国大部分的机械设备都在很大程度上运用了有限元法。
虽然有限法得到了广泛有效的应用，但是在有些机械设备中它只是应用在某一个关键的构件或者是结构中，没有有效的发挥出有限元法在工程机械中的巨大作用。
而在工程机械中应用有限元法，许多边界的条件以及载荷都没有得到有效的确定，从而工程机械会出现结构简化等问题，在很大的程度上影响了机械设备的运行工作以及准确定。
因此，我们可以就液压挖掘机工作装置有限元进行全面的分析，以此提高工程机械工作水平。
1 液压挖掘机工作装置集成有限元模型的建立1.1 液压挖掘机工作装置整体三维模型的建立组成液压挖掘机工作装置部分主要包括：斗杆、动臂、铲斗和油缸。
因此，为了建立液压挖掘机工作装置的三维几何模型，可以严格的按照液压挖掘机的主要参数，相应的采用UG软件技术。
在建立液压挖掘机工作装置三维模型时，必须要将螺纹孔去掉，保证不会对计算结果的倒角以及运输吊耳等环节产生影响。
另外，要按照连续处理的方法对实际模型进行焊缝，同时要按照与母材相同的材料进行处理，然后装置成一个几何模型。
1.2 液压挖掘机工作装置有限元模型的建立通常都是将薄钢板进行焊接从而构建成液压挖掘机工作装置的实际结构。
构成有限元的几何模型一般都是非常复杂的，因此在划分有限元模型的单元类型时主要都是选择三维实体单元。
2 液压挖掘机工作装置集成有限元分析2.1 液压挖掘机工作装置有限元集成强度分析在对液态挖掘机工作装置有限元集成强度进行分析时，利用现进行的液压挖掘机工作装置为例子。
基于ABAQUS的液压支架主体结构有限元分析
67科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 工 业 技 术1 前言液压支架是煤矿综采工作面三大配套设备之一。
传统液压支架的设计,往往是通过制作物理样机并进行试验来得到液压支架的应力情况,这种方法虽然可行,但将耗费大量的人力物力与时间,效率较低。
随着市场需求的日益扩大,要求液压支架的规格型式日趋多样,研发周期要求不断缩短,结构、性能等要求也不断提高,因此,采用先进的技术方法和手段进行液压支架的设计是一种必然选择。
本文运用三维建模软件Pro/E创建液压支架模型,解决了有限元分析软件A B A Q U S 在建模上的不足,进而模拟计算和分析了顶梁扭转工况下液压支架主体结构的应力分布情况,并对结果进行了分析与评价。
2 液压支架的三维建模应用三维建模软件Pro/E创建液压支架的三维模型,但在将三维模型导入A BA Q US 之前需要在P r o/E 中完成两步准备工作。
第一步,为了便于模型的导入与网格的划分,需要对液压支架三维模型进行必要的简化处理,具体的操作如下:(1)将液压支架顶梁、掩护梁及底座中对应力分析影响不大的的挡块、耳板、管环等构件去除掉;(2)由于在有限元分析过程中立柱与平衡千斤顶是以载荷的形式施加在液压支架上的,因而为了节省计算时间,用载荷代替立柱和平衡千斤顶。
第二步,确定液压支架的高度。
根据MT312-2000《液压支架通用技术条件》,在顶梁扭转工况下的支架实验高度为支架最大高度减去支架行程的三分之一。
因而将此液压支架分析高度定为4200mm。
完成以上两步操作后,将Pro/E下液压支架三维模型的装配文件保存副本为“x_t”格式后导入ABAQUS中,如图1所示。
3 液压支架主体结构的有限元分析模型倒入成功后,对支架主体进行静力学分析。
通过Property模块定义支架材料属性,并将材料属性赋予对应的部件。
文中两柱掩护式液压支架设计中使用的钢材为低合金高强度结构钢Q460,假定材料均匀、各向同性,其材料参数分别为,泊松比:0.3;杨氏模量:210000MPa;密度:7.8×10-9ton/mm3;屈服强度:460MPa。
基于有限元分析的装载机铲斗结构优化
ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｎ ａ ｇ ｔｎ ｔｕ ｔ ｒ ｌｄ ｓｇ Ｉ ａ ｔ ｕ ａ ， Ｄ ｏｉ ｄ ｌｉ ｐ ｌ ｄ ｕ ｉｇ Ｐ ０ ｅ ｓ ｎ ｂｅａ ｄ ｔｒ ｅ ｉｇ ｓｒ ｃｕ ａ ｅ ｉｎ． ｎ ｐ ｒｉ ｌｒ ａ ３ ｓ ｌ ｍｏ ｅ ｓａ ｐ ｉ ｓｎ ｒ ／ ｃ ｄ ｅ
中图 分 类 号 ： Ｈ ２ ３ １ Ｔ ４ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ２ ５ １ ２ １ ） １ ０ ８— ５ １ ７ —５ ８ （０ １ ０ —０ ６ ０
ＦＥＡ － ｎａｂ ｅ ｔ ｕｃ ｕｒ ｐｔｍ ｉ ａｔｏ ｏ ｏ ｅ ｕｃ ｔ ｅ ｌ ｄ ｓ ｒ ｔ ａｌｏ ｉ ｚ ｉ ｎ ｎ ｌ ａｄ ｒ ｂ ｋｅ ｓ
Ｚ ＨＯＮＧ Ｌ ． ｉ ｇ ｉｐ ｎ
（ ｌ ｅｏ ｃ ｔ ｎ ｌＴｅ ｈ ｏｏ ｅ， ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ４ Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｆＶｏ ａ ｉ ａ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ ｅ ｙ ｎ １ ０ ５， ｉａ ｇ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｄｕ ｔ ｔ ｅ ｈ ｐ ａ ｄ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ ｏ ｌ ｘ ｔｅ ｏ ｌ ａ ｅ ｂ ｃ ｅ ｓ ｈ ｔａ ｉｉ ｎ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓｒ ｃ ： ｅ ｏ ｈ ｓ ａ ｅ ｎ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｃ ｍｐ ｅ ｉｉ ｓ ｆ ｏ ｄ ｒ ｕ ｋ ｔ ，ｔ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ａ ｄ ｓｇ ｍｅ ｈ ｄ ｌ ｇ ｅ ｎ ａ ａｏ ｉａ ｘ ｒｅ ｃ ｓ ｃ ｎ ｈ ｒ ｌ ｅ ｕ ｅ ｏ ｆｅ ｔ ｅ ｓｒ ｓ ｉ ｔｉ ｕ ｉｎ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｏ ｏ ｏ ｉ ｓｏ ｎ ｌｇ ｃ ｌ ｐ ｉｎ ｅ ａ ａ ｄ ｙ ｂ ｓ ｄ ｆ ｒｅ ｆ ｃ ｉ ｔｅ ｓｄ ｓ ｒｂ ｔ ｃ ｌｔｏ ｎ ｅｅ ｖ ｏ ａ
摘要 ： 装载机铲斗 的形状 、 结构 复杂 ， 传统的类 比经验设计 方法难 以计算应力 分布 ， 结构设 计不尽合理 ， 在很 存
液压挖掘机工作装置有限元分析
ＳＵＲＶＥＹＩ ＮＧ
液压挖掘机 工作装置有 限元分析
王宝 刚 ，陈
（ 长安大学
光
西安 ７ １ ０ ０ ６ ４）
工程机械学Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 有 限元分 析 软件 分 析 了液压 挖 掘机 工作 装 置 的应力 分 布状 况 ，首先 根据 挖
掘机 的结构特点 ，选用 了实体单元 、梁单元以及杆单元建立了液压挖掘机工作装置的有 限元模型 ，然后 在液压挖掘机极限偏 载和侧载工况下对斗杆进行 了计算 ，获得了斗杆的应力分布情况 ，分析了斗杆应力 较大的位置以及机构疲劳失效的原因 ，为斗杆的疲劳强度设计提供 了参考。 ［ 关键词 ］ 挖掘机 ；极限偏载；侧载 ［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｕ ６ ２ １ ［ 文献标识码 ］ Ｂ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ １ — ５ ５ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ８ — ０ ０ ５ ８ — ０ ３
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ ４ １ ８ ９ ０ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｍ１ ９ ８ １ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ８ ． ０ ０ ２
１ 工作装置有 限元模 型的建立
１ ． １ 整体 三 维模 型 的建立
液压挖 掘机工作装置 主要 由动臂 、斗杆 、铲 斗及液压油缸等组成 ，依据某液压挖掘机结构尺寸
在 挖 掘 机 的实 际 工 作 过 程 中 ，铲 斗 除 承 受 正
１ ． ２ 有 限元模 型 的建 立
载外 ，还经常受到偏载和侧载 ，此时整个工作装置
会受 到附加 弯 矩 的作用 ，易 产生 变形 。在 极 限偏 载 和侧 载 工况 下 ，该 变形 对工 作装 置 的强度 和 刚度影
液 压 挖 掘 机 工 作 装 置 实 际是 由 多个 钢板 焊 接 而 成 的箱型 梁结 构 ，且 几 何模 型较 为复 杂 ，因此对 各 构 件均 用 ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｌ ８ ６ 单元 模 拟 ，用 刚 性 区域 法模 拟 销轴 的连接 ，即在销轴 中心节点 建立 质量 点单 元并 与销 轴孔 内侧 的节 点利 用节 点耦 合 自由度 以形 成一
abaqus有限元分析报告
Abaqus有限元分析报告1. 简介在工程领域中，有限元分析是一种常见的数值计算方法，用于解决结构力学问题。
Abaqus是一种常用的有限元分析软件，它提供了强大的求解能力和丰富的后处理功能。
本文档将介绍一个基于Abaqus的有限元分析报告。
2. 模型建立在开始分析之前，我们首先需要建立一个合适的模型。
模型的建立通常包括几何建模、材料属性定义、边界条件设置等步骤。
在本次分析中，我们将以一个简单的弹性力学问题为例进行说明。
2.1 几何建模首先，我们需要根据实际情况绘制结构的几何形状。
Abaqus提供了丰富的建模工具，可以绘制复杂的几何形状。
在本次分析中，我们将使用一个简单的矩形构件作为示例。
*Geometry*Part, name=RectangularPart*Rectangle, name=RectangleProfile, x1=0, y1=0, x2=10, y2=5*End Part2.2 材料属性定义在有限元分析中，材料的力学性质对结果具有重要影响。
在Abaqus中，我们可以通过定义材料属性来描述材料的力学性质。
在本次分析中，我们假设材料为线性弹性材料。
*Material, name=ElasticMaterial*Elastic210000, 0.32.3 边界条件设置边界条件的设置是有限元分析中的关键步骤之一。
它描述了结构在哪些部位受到限制，哪些部位可以自由变形。
在本次分析中，我们将在矩形构件的两侧设置固定边界条件。
*BoundaryRectangleProfile.Left, 1, 1RectangleProfile.Right, 1, 13. 求解过程在完成模型建立后，我们可以开始进行有限元分析的求解过程。
Abaqus提供了多种求解器，可以选择适合问题的求解算法和计算资源。
3.1 求解器选择在Abaqus中，我们可以通过选择合适的求解器来进行求解。
常见的求解器包括静态求解器、动态求解器等。
反铲六连杆装载机动臂的有限元分析及拓扑优化
科学技术创新2020.32反铲六连杆装载机动臂的有限元分析及拓扑优化娄玉印熊甜于瑛韦学杰丁雨润龙盛保（柳州工学院，广西柳州545000）1概述动臂作为装载机的重要组成部分，其动力学特性直接影响装载机的使用寿命和安全指标。
装载机在工作过程中，力学特性复杂，工况多变，难以保证整机的性能[1]。
本文首先通过三维建模软件建立装载机工作装置的三维模型；其次根据多体动力学理论对装载机工作装置进行动力学分析；再次利用有限元分析软件Hypermesh 验证其强度条件并对动臂进行拓扑优化；最后根据拓扑优化结果对动臂重新设计并再次对新的动臂结构进行有限元分析。
结果表明：新型动臂结构较原来减少20%，满足强度条件，该新型结构对企业的动臂研究与设计具有一定的指导价值[2]。
2装载机动力学分析2.1装载机机构如图1所示：图1装载机装置图1-机架2-转斗油缸3-转斗活塞4-摇臂5-动臂6-铲斗7-动臂油缸8-动臂活塞9-拉杆2.2受力分析铲斗的受力如图2所示[3]：图2铲斗力学分析F in -铲斗的插入阻力F tn -刃板尖端的转斗阻力经计算得：F in =116826N 。
F tn =66000N 。
F'g =F g cos15°=50000×cos15°=48296（N ）2.3装载机的动力学模型装载机的动力学模型如图3所示[4-5]：图3装载机工作装置动力学模型加载大小：F in =116826N F tn =66000N F'g =48296（N ）2.4装载机动臂动力学分析2.4.1动臂活塞与动臂连接处动力学分析。
根据动力学分心得动臂活塞与动臂受力分析如图4所示：图4动臂活塞与动臂连接处分析图形经分析得：装载机动臂活塞与动臂连接处在运行时间6s 时受力最大为7.57E+005N 。
2.4.2动臂与拉杆连接处动力学分析。
根据动力学分析软件摘要：基于反铲六连杆装载机动臂工况复杂、受力多变的现状，首先运用动力学分析软件ADAMS 计算得出装载机动臂的力学特性，其次运用有限元分析软件Hypermesh 对其进行强度分析和拓扑优化，得出动臂优化后新型结构，结果表明：该新型结构较原来减少约20%，该结构对企业动臂设计有一定的指导意义。
挖掘机斗杆的有限元分析
可知该处在位置Ⅳ时的等效应力最大，为最不
一２ｌ一
万方数据
“『『１Ｔｅｓｔ删枞１…’…一二二』…－“＿。工程机械：』一Ｉ．７，二。，一．■Ｉ。！．Ｍ３９Ｓ２００Ｓ年Ｓ 翼
一２２一
图３斗杆在各个位置的等效应力分布
位置Ｉ 位置Ⅱ
位置Ⅲ
几幽口ｎ世ｎ幽 ｎＵ口同Ｕ同Ｕ
位置Ⅳ
加载侧
未加载侧
图４变断面附近截面正应力
Байду номын сангаас
析结果的应力分布规律与原设计斗杆相似，此处略
去，只对计算结果加以说明。比较后可知过渡变断面
重≥≥ｅｉｌ
附近的等效应力峰值降低了１０％左右，连接横梁与 内腹板焊缝处的等效应力基本不变，说明改进后不 仅可以提高斗杆的强度，而且也使斗杆的刚度和布
局更趋合理。
４结束语
由于斗杆断裂失效的原因和机理非常复杂，不 仅与斗杆的结构、几何尺寸、材质及制造工艺等因素 有关，而且还与挖掘机的工作环境有关，仅仅凭几个 典型位置的静态有限元分析还不足以说明在瞬息万 变的挖掘阻力作用下斗杆应力的分布规律，结构的 优化也不能单纯考虑应力分布和大小，还需综合斗 杆的重量、整机的平衡、稳定性及接地比压等因素做 出全面的比较与分析，因此仍有待进行更加深入的 研究和试验验证。
』。…ｊ＿“。”．，Ｉ．４二＋：一工程机械，’ｉ。：，’＿０＋”‘一＿ｊ第３９卷２∞８年８月薹
ABAQUS有限元分析实例详解
ABAQUS有限元分析实例详解有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，它将连续物体分割为无数个小的有限元单元，并在每个有限元上分别进行力学方程求解，最终得到整个物体的力学性能。
ABAQUS是目前使用最广泛的有限元分析软件之一，本文将详细介绍ABAQUS有限元分析的实例。
一、准备工作在进行ABAQUS有限元分析之前，首先需要准备以下工作：1.模型准备：将需要分析的物体建模为几何模型，并进行网格划分，划分成有限元单元，以便进行分析。
2.边界条件：设定物体的边界条件，即模拟施加在物体上的外力或约束条件，如支撑条件、加载条件等。
3.材料属性：设定物体的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
4.分析类型：选择适合的分析类型，如静态分析、动态分析、热分析等。
二、材料建模在进行ABAQUS有限元分析时，需要将材料的力学性质进行建模。
通常有以下几种材料建模方法：1.线弹性模型：认为材料的应力-应变关系在整个材料的应力范围内都是线性的，即满足胡克定律。
2.非线性弹性模型：考虑材料的应变硬化效应，即材料的刚度随加载的增加而增大。
3.塑性模型：考虑材料的塑性行为，在达到屈服点后，材料会发生塑性变形。
4.屈服准则模型：通过引入屈服准则，将材料的屈服破坏进行建模。
5.破坏模型：考虑材料的破坏行为，通常采用层间剪切应力、最大主应力等作为破坏准则。
三、加载和约束在进行ABAQUS有限元分析时，需要模拟实际工程中施加在物体上的外部载荷和约束条件。
常见的加载和约束方式有以下几种：1.固定支撑：将物体的一些边界固定，使其不能发生位移。
2.约束位移：设定物体一些节点的位移值，模拟实际固定住的情况。
3.压力加载：施加在物体上的压力载荷。
4.弯曲加载：施加在物体上的弯曲载荷。
5.温度加载：通过施加温度场来模拟温度载荷。
四、求解过程在进行ABAQUS有限元分析时，求解过程主要有以下几个步骤：1.指定分析步数：指定分析的总时间和分析步数，也可以根据需要进行自适应时间增量控制。
基于ABAQUS的挖掘机铲斗热-力耦合分析
本 文 针 对 挖 掘机 铲 斗 体 ， 运用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ软 件 对其焊接过程进行数值仿真 ， 试图获得焊接过程的 动 态 应力场 和残 余应 力 ， 用 于指导 实 际生产 。
向耦合 关 系 ， 就是 焊接 温度 场和 金相 显微 组织对 焊 接 应力 应变 场所 起 的影 响 ， 不考 虑反 作用 影响 。本 文 所研 究 的是 高 强 钢 Ｈ Ｇ ７ ０焊 接 结 构 的温 度 场 和 应 力分 布规 律 ， 一般对高强钢而言， 由 于在 冷 却 过
程 中 的相变 发生 在较 低温 度 ， 所 以需要 考 虑相 变对
１ 有 限元 模 型 建 立
焊接 的整个 过程 变 化复 杂 ， 在 利用 有 限元进 行
为应力场分析预定义场 ， 铲斗体 中焊接温度场对焊 接残余应力的影响比较大 ， 不过焊接应力场对温度 场 的影响 比较小 ， 求 解流 程如 图 ２所 示 。
１ ． １ 网格 划 分
焊接热力学模拟时 ， 一般 以温度场、 应力场 、 变形和 组织 之 间的互 相 影 响 为 考虑 对 象 ， 忽 略其 他 因素 ， 它们 的相互关系可简化成图 １ ， 图中实线表示强烈 的影响关系 。 虚线表示较弱的影响关系。
黄
莉： 基于 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ的挖掘机铲斗热一力耦合分析
上海交通大学 ， ２ ０ １ １
［ ９ ］ 李靖． 大型船体焊接变形仿真技术研究及 其应用 ［ Ｄ ］ ． 上海 ：
Ｔ ｈ ｅ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ — — ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂ ｕ ｃ ｋ ｅ ｔ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＢ Ａ ＱＵＳ
ABAQUS有限元分析方法
ABAQUS有限元分析方法ABAQUS是一种广泛使用的有限元分析软件，它可以用于计算和模拟复杂的实际工程问题。
ABAQUS能够解决结构力学、热力学、电磁学、流体力学、多物理场等各类问题，具备强大的建模和分析能力。
本文将介绍ABAQUS的有限元分析方法，包括其基本原理、建模流程、边界条件的设置以及结果分析等内容。
有限元分析方法是一种通过将连续物体离散为有限个小单元来近似求解连续介质中的物理场分布和结构行为的方法。
它基于连续介质力学、力学平衡方程和边界条件等理论，通过在每个单元内进行离散近似，将大问题分解为由离散单元组成的小问题，然后通过求解这些小问题得到整个问题的近似解。
ABAQUS的建模流程主要包括几何建模、边界条件的设置、网格划分和材料定义等步骤。
几何建模是指在ABAQUS软件中创建所需分析的几何形状，可以通过绘制直线、圆弧、曲线或导入CAD模型等方式进行。
边界条件设置则是指为模型的一些面或点施加边界条件，包括固定支撑、施加力、约束等。
网格划分是指将模型中的连续介质离散化为有限个小单元，ABAQUS可以进行自动网格划分或手动划分网格。
材料定义是指为模型中的每个单元指定材料属性，例如弹性模量、泊松比、密度等。
在边界条件设置和材料定义完成后，可以对模型进行加载和求解。
首先，需要指定施加在模型上的加载条件，例如力、温度、电场等。
然后，在分析控制命令下选择适当的解析方法和参数，启动求解器对模型进行计算。
ABAQUS的求解器可以是显式求解器或隐式求解器，根据具体的问题选择合适的求解器类型。
计算完成后，可以对结果进行后处理，包括生成应力、应变分布图、振动模态分析、疲劳分析等。
在进行有限元分析时，需要注意选择合适的单元类型和网格密度。
ABAQUS提供了多种类型的单元，例如线性单元、三角形单元、四边形单元、六面体单元等，根据几何形状和物理场的特点选择合适的单元类型。
网格密度决定了分析结果的精度和计算时间，通常需要进行网格收敛性分析，即逐步增加网格密度，直到结果在精度和计算时间之间达到平衡。
挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析
ｍ ａｕｉｇ ｔ ｒｅｔ ｔ ａ ｘｒ ｄｏ ｅｓｃ ’ ｐｉｔｈ ｄｂｅ ｂａｎｄｕ ｄｒ ｐｃｆ ｄｃｎ ｉｏ Ｗｉ ｐ ｌ ａ ｏ ｎ ａｇ ｘ ｅｓｒ ， ｅｆ ｃ ａ Ｗ ｅｅ ｅ ｎｔ ｔ ｋ Ｓ ｏ ｓ ａ ｅｎｏ ｔ ｅ ｎ ｅ ｅｉ ｏｄｔ ｎ． ｔ ａｐｉ ｔ ｎｔｊ ｙｎ — ｎ ｈ ｏ ｈ ｓ ｔ ｈ ｉ ｎ ｉ ｓ ｉ ｅ ｉ ｈ ｃ ｉ ｏｏ ｅ
Ｉ
Ｆ 受力 ， 是对斗杆进行有限元分折的前提。斗杆各铰点受
力情况 与＿ 装 置 的姿 态有 关 ， Ｔ作 然而现 有 型式 的挖掘 机 工
作 装置 的结构 都 比较 复 杂 ， 点 数 日多 ， 铰 很难 确 定 斗 杆 在
式 中： 一 切向挖掘力 ； Ｆ
Ｆ ＝叩 ・ 一 径 向挖掘力 ， 叼为 ０ ２ Ｆ 取 ．；
Ｈ ｉ ｇ ａ ｌｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｉ ｋ ＦＥｎ ｆ Ｅｘ ａ ａ ｏ ｎ ｅ Ｌｏ ｄ Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ｎ ｔｃ ｏ ｃ ｖ ｔｒ
ＨＥ Ｊ ｎ， ｕ ＨＥ ｎ， ＡＮ ａ ｕ Ｌｉ Ｒ Ｇｕ ｎ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｏ ｄ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｍｏ ｅ ｆ ｘ ａ ａｏ ｔ ｋ ｈ ｎ ｅ ｗａ ｓ ｂ ｉｈ ｄ ｆ ｒｖ ｒ ｕ ｅ ｔｒ Ａｎ ｌ ｓ ｇ ｔｅ ｌ ｃ ｔ ｎ ｏ ｒ ｉ ｇ ｓｒ ｃ ：Ａ ｌ ａ ａｃ ｌｔ ｄ ｌ ｃ ｖ ｔｒｓｉ ｉｇ ｓ ｅ ｔ ｌ ｅ ｏ ａ ｉ ｓｇ ｓｕ ｅ． ａ ｙ ｉ ｈ ｏ ａ ｉ ｆ ｏ ｏｅ ｃ ａ ｓ ｏ ｎ ｏ ｗｏ ｋ ｎ
液压挖掘机工作装置 中斗杆各铰点力计算是斗杆有
限元分 析 的一项 重 要 内容 。确 定 斗杆 各 铰 点 在 某一 工 况
态 下的切 向挖 掘力 。
基于ABAQUS的液压支架有限元分析_滕琦
第 38 卷 2010 年第 7 期图 2 控制部分程序流程Fig 2 Program operation flow of the control system采掘图 1 液压支架的三维模型Fig 1 3D model of the hydraulic support1.2 模型离散化液压支架是大型的机械装配体，在 ABAQUS 6.2 中进行网格划分很复杂。
掩护梁、顶梁和底座中的每图 2 支架的有限元三维网格模型Fig 2 3D finite element mesh model of the support边界条件和载荷处理图 3 顶梁偏载工况边界约束Fig 3 Boundary constraintswhen the top beam is in the state图 4 顶梁单侧受载加载图Fig 4 Loading on one side of thetop beam第 38 卷 2010 年第 7 期图 5 支架的整体应力分布Fig 5 Stress distribution of the whole support2.1 顶梁的应力分布图 6 顶梁的应力分布Fig 6 Stress distribution of the top beam 2.2 掩护梁的应力分布图 10 底座的应力Fig 10 Stress distribution of thefoundation图 8 掩护梁耳座销孔处应力分布Fig 8 Stress distribution around the pin hole in the lug of the图 9 掩护梁肋板 1 的应力分布Fig 9 Stress distribution of the stiffener 1 supporting the图 7 掩护梁的应力分布Fig 7 Stress distribution of the shield beam。
挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析
挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析挖掘机斗杆是挖掘机的重要部件，用于挥动斗杆和斗头来进行土方工程的作业。
在工作过程中，斗杆各铰点的力对挖掘机的稳定性和工作效率都有很大影响，因此需要对其进行力学分析。
首先，我们需要确定斗杆各铰点的坐标位置和挖掘机质量及载荷情况。
针对不同工况，我们假设挖掘机的几何形状和重量分布均匀，加载的土方质量也经过计算得出。
然后，我们可以采用静力学分析的方法，根据牛顿第三定律和受力平衡原则，计算出斗杆各铰点所受的力。
针对计算得出的力，我们可以采用有限元分析的方法进行进一步研究。
有限元分析是一种数值计算方法，能够模拟物体在受力过程中的变形和应力分布情况，以及预测其破坏的情况。
通过建立斗杆各铰点的有限元模型，我们可以预测斗杆各铰点在工作过程中的变形情况和应力分布情况。
有限元模型可以分为三个部分，即前臂-铰点模块、铰点转臂模块和转臂-机身模块。
每个部分都建立了一个三维模型，并给出了材料的属性、加载情况和边界条件。
在模拟过程中，我们采用了静态荷载和动态荷载的组合，以及不同斗杆各铰点的承载力极限条件，得出了它们在实际工况下的安全性。
最终，我们得出了斗杆各铰点的力学指标和有限元分析结果。
通过分析数据，我们发现每个铰点的受力情况具有明显的差异，在一些特定情况下，甚至会导致某些铰点的破坏。
因此，在设计和制造挖掘机斗杆时，需要对其各铰点的强度和耐久性进行充分考虑，以确保挖掘机的安全稳定和工作效率。
综上所述，挖掘机斗杆各铰点力计算和有限元分析是非常关键的工作，对于提高挖掘机性能和保障工作安全具有重要意义。
我们可以通过合理的分析和设计，提高挖掘机斗杆的性能和使用寿命，为土方工程的顺利进行提供有力保障。
为了更好地了解挖掘机斗杆各铰点力计算和有限元分析的情况，我们可以列出以下数据。
1. 不同工况下的挖掘机总质量及斗杆长度挖掘机总质量：20吨斗杆长度：6米2. 土方质量及土方体积每次挖掘土方质量：1.2吨每次挖掘土方体积：0.8立方米3. 各铰点的位置坐标前臂与铰点之间的距离：2.5米转臂与铰点之间的距离：2.8米机身与转臂之间的距离：0.7米4. 斗杆各铰点所受的力前臂铰点的压力：100KN 转臂铰点的压力：150KN 机身铰点的压力：50KN5. 斗杆各铰点的有限元分析结果前臂铰点的应力值：450MPa 转臂铰点的应力值：650MPa 机身铰点的应力值：300MPa通过分析上述数据，我们可以发现以下几点：首先，挖掘机总质量和斗杆长度对斗杆各铰点受力有很大的影响。
基于ABAQUS的连杆的有限元计算分析
析发现：连杆小头孔最大收缩发生在图示 3.83 度，变形量 为 0.017mm， 小 于 衬 套 与 活 塞 销 的 最 大 半 径 配 合 间 隙 0.021mm, 连 杆 大 头 孔 最 大 收 缩 发 生 在 图 示 23.7 度 ，变 形 量 为 0.038mm, 小 于 轴 瓦 与 曲 柄 销 的 最 大 半 径 配 合 间 隙 0.045mm，所 以 都 不 会 影 响 润 滑 油 膜 的 建 立 ，符 合 设 计 要 求，如图 12。
图 6 连杆小头和大头在最大惯性力工况下的第一主应力分布图
图 3 最大爆发压力工况连杆加载及约束位置 3 计算结果的分析
（1）由于连 杆 螺 栓 的 预 紧 力 非 常 大 ，螺 栓 的 受 力 情 况 比较复杂，螺栓在实际 工 作 中 处 于 塑 性 状 态 ，因 此 对 螺 栓 及 连 杆 上 与 螺 栓 接 触 区 域 应 该 用 详 细 模 型 进 行 分 析 ，同 样，杆身与 瓦盖接触齿 的 根 部 也 需 要 详 细 模 型 进 行 分 析 ， 所以暂不考虑此部分的应力分布。
自动化与控制
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性 力 以 余 弦 载 荷 的 方 式 分 别 施 加 在 衬 套 上 圆 周 120° 和 轴瓦下圆周 120°范围内。保持对称 面上的对称约束 ，为 不增加固定约束对应力分布的影响，在大头轴瓦下部施 加弹簧约束。
（3） 将最大爆发压力以余弦载荷的方式分别施加在 衬套下圆周 120°和轴瓦上圆周 120°范围 内。保持对称 面 上 的 对 称 约 束 ，同 样 在 大 头 轴 瓦 上 部 施 加 弹 簧 约 束 。具 体载荷和约束施加位置如图 2~3：
图 9 连杆瓦盖在最大爆发压力工况下的第三主应力分布图 侧靠近杆身的区域由于受到向下的压力和杆身的反作用
abaqus有限元分析过程
abaqus有限元分析过程一、有限单元法的基本原理有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。
它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。
有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。
即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。
由位移求出应变, 由应变求出应力二、ABAQUS有限元分析过程有限元分析过程可以分为以下几个阶段1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。
有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。
但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。
2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。
由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。
下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。
“Part（部件）用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。