采煤机截割部行星机构工作环境恶劣,受到的冲击载荷较大且内部润滑情况复杂。为了更加准确地计算行星机构动态特性,提出了一种基于Abaqus的光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法。以MG400/951WD型采煤机为工程对象,通过三维建模软件Pro/E建立采煤机整机三维装配模型,导入Adams中进行多体动力学仿真,并输出载荷文件。在Abaqus中建立行星机构流-固耦合模型,运用显式动力学求解器进行非线性齿轮啮合动态分析,验证了油液无网格化特征对比传统动力学分析法具有天然优势,可广泛应用于工矿设备关键结构件的动力学研究中。

以液压支架立柱挠度为对象,联合运用因次分析技术与流固耦合数值仿真技术对其进行研究。首先,通过因次分析推导出立柱挠度与缸体弹性模量、截面模量、计算长度、缸体内部初撑力、乳化液液体黏度和密度,以及弯矩(外载荷与偏心距的乘积)等7个因素之间的无量纲关系式。然后,选取φ230 mm、φ250 mm、φ500 mm三种缸径的双伸缩立柱,进行基于FEM和SPH的流固耦合仿真分析。将双伸缩立柱按照外径不同分解为3段,得到每一段的挠度仿真值。以各段挠度的仿真值作为已知量,通过多元线性回归分析,求解出了挠度无量纲关系式中的未知量。结果表明立柱挠度随初撑力和截面模量增大而减小,随弯矩和计算长度的增大而增大。增大初撑力,有利于减小工作阻力波动对立柱挠度的影响。所推导出的挠度关系式亦可用于求解单伸缩和三伸缩立柱的挠度。

射流冲土技术在疏浚工程中有着广泛应用,耙吸式挖泥船利用射流辅助切削可显著提高施工效率。目前用于射流冲土过程数值计算软件主要有FLUENT、FLOW-3D、SPH、ALE,针对其不同的适用性,在构建几何模型、描述土壤物理性质以及体现射流和土壤的相互作用方式等方面进行了对比。结果显示,FLUENT不适合模拟射流冲土过程;FLOW-3D适合模拟非黏性土质;SPH和ALE适合模拟黏性土质。

本文利用SPH方法模拟了激破波的运动过程。通过该方法的无网格特性,可利用粒子分布图来描绘波浪的形态,并利用粒子的速度矢量图来描绘碎浪的变化。和实验的图片进行对比,发现SPH方法在波浪破碎问题上表现出良好的计算性能。随后利用波峰位置的演化来确定发生破碎的位置,得到的破碎位置处的参数也和经验公式比较接近。