[发明专利]斗轮机挖掘取料切削阻力时间历程仿真模型的创建方法

摘要

本发明提供了一种斗轮机挖掘取料切削阻力时间历程仿真模型的创建方法，包括建造料堆模型、建造铲斗有限单元模型、将料堆模型与铲斗有限单元模型组合的步骤，本发明首次采用球体颗粒单元与有限单元相耦合创建仿真模型，提供仿真削阻力时间历程所需的模型数据。

主权项

一种斗轮机挖掘取料切削阻力时间历程仿真模型的创建方法，其特征在于，包括以下步骤：A、建造料堆模型：A1、根据实际料堆的堆积角，确定料堆模型的观堆积体，所述观堆积体由标准几何体组合而成，所述标准几何体的单位为圆球形颗粒单元；A2、将料堆模型纳入空间直角坐标系，X方向为竖直面的水平方向，Y方向为竖直面的竖直方向，Z方向为垂直竖直面的深度方向，以料堆模型的X、Y、Z坐标方向的尺寸分别为Lx、Ly与Lz，圆球形颗粒单元的半径为R；则X方向的颗粒单元的个数为Y方向的颗粒单元的个数为Z方向的颗粒单元的个数为则模型颗粒总数N＝Offn+Nx*Ny*Nz‑Nw；第i颗粒的坐标Xi＝Offx+Xc，Yi＝Offy+Yc,Zi＝Offz+Zc，i＝1、2、3...N；其中Offx、Offy、Offz为颗粒坐标偏移值，Xc、Yc、Zc为颗粒中心的坐标值，Nw为料堆边界之外的颗粒数，Offn为颗粒数量偏移值；B、建造铲斗有限单元模型：B1、取铲斗切削过程中的一个取料时刻作为建模状态；B2、提取有关挡料板、斗轮体、铲斗形状与斗齿的布置实际尺寸信息，建立铲斗模型；C、将料堆模型与铲斗有限单元模型组合：C1、建立一个定位坐标原点，依据斗轮机工作时铲斗切削物料的技术要求，确定料堆模型的圆球颗粒与铲斗模型运动的圆周方向、法线方向与侧向方向的初始位置及边界条件，使得颗粒中心点与单元面接触耦合；C2、以斗轮轴为转动轴定义一旋转定位矢量，确保铲斗转动轨迹正确；C3、计算颗粒单元间的摩擦系数μ，μ＝tan(φ)，φ为摩擦角，φ＝堆积角*0.73；物料颗粒单元与铲斗单元面的滑动摩擦系数取μ的1‑2倍，滚动摩擦系数取μg＝μ/12的1‑2倍。