在Catia软件中建立挖掘机工作装置的三维模型,基于机械系统动力学自动分析(ADAMS)软件,建立虚拟样机模型,并进行动力学仿真分析.对油缸添加Step函数,实现挖掘机虚拟样机在典型姿态下的挖掘过程仿真,考察挖掘机在某些工况下的挖掘性能,进一步得出动臂、斗杆、铲斗等构件各铰接点处的受力情况及响应曲线.同时,对挖掘机油缸在额定液压下的最大铲斗挖掘力进行校核.研究表明,所测挖掘机工作装置各铰接点的受力情况符合挖掘实际工况.

磁路环境是制约磁流变液装置正常工作的最主要因素,良好的磁路环境使磁流变液测功机具有更佳的经济性和实用性。以新型磁流变液测功机为研究对象,利用Ansoft Maxwell软件对其进行磁场仿真,研究隔磁环和导磁材料对磁流变液测功机磁场性能的影响。通过搭建磁流变液加载磁场试验台架,对3种不同体积百分比的磁流变液样品进行磁场加载试验,相同电流下仿真结果与试验结果平均误差为8.9%,证明仿真方法的可行性。研究表明,体积分数对磁流变液工作间隙处的磁感应强度影响极其微小;磁流变液测功机工作间隙内磁感线分布较为均匀,磁感应强度在120~162 mT范围内,且不同影响因素对磁流变液测功机工作间隙内的磁感应强度有不同程度的影响。

磁流变液(magnetorheological fluid,MRF)屈服应力测试装置在工作运行过程中产生了大量的热,导致测试装置温度升高,屈服应力测试精度下降的结果;同时对磁流变液特性也造成了很大的影响。课题组基于FLUENT软件对测试装置进行仿真分析,以提高测试精度。首先,设计屈服应力测试装置,建立包含漆包线、装配间隙等特征的测试装置温度场模型;其次,对测试装置进行网格划分并运用仿真软件对温度场变化进行模拟研究;最后,在仿真模型的基础上,对漆包线绕组综合热导率和测试装置装配间隙进行分析。研究得到了温度对装置的影响规律,确定了最佳综合热导率及装配间隙;并确定该装置测试屈服应力时的最佳温度场。温度场研究提高了该装置对屈服应力测试的精度。

为了提升磁流变液剪切屈服应力计算的准确性,课题组以麦克斯韦应力张量理论为基础,从微观角度考虑非线性磁化过程从而建立磁流变液链状模型。以MRF-122EG和MRF-132LD磁流变液2种液体样本为研究对象,通过ANSOFT软件进行磁场仿真并得出2种样品的屈服应力。结果显示:MRF-122EG、MRF-132DG样品的屈服应力与Lord公司提供的对应技术参数的最大相对误差分别约为6%和9%,属于实验允许的范围,说明该理论模型具有合理性。该研究也为磁流变液剪切屈服应力计算提供一种实用的方法。