采煤机截割臂刚柔耦合优化研究与仿真

"基于刚柔耦合的采煤机截割臂优化研究旨在解决动力学仿真和应力分析问题。文章探讨了使用挖煤机样机的刚柔耦合建模方法，通过ADAMS和ANSYS软件进行仿真和优化分析，以提高采煤机虚拟样机的仿真精度和拓宽研究领域。刚柔耦合系统建模涉及拉格朗日运动方程和约束方程，而采煤机刚柔耦合系统的仿真优化则利用UG、ADAMS和ANSYS等工具进行多刚体和柔性体的协同仿真，建立有限元模型，从而实现对截割臂的应力分析和模态分析，为设计优化提供依据。" 在这篇研究中，刚柔耦合的概念被应用于采煤机截割臂的设计优化。刚柔耦合建模是一种处理含有刚体和柔性部件的机械系统的方法，它能够更真实地模拟实际工作环境中的弹性变形，这对于大型机械设备如采煤机至关重要。挖煤机样机的建模通常涉及使用ADAMS软件，这是一种多体系统动态分析工具，能够生成笛卡尔广义坐标下的拉格朗日运动方程，以描述机械系统中各构件相互制约的运动状态。 ADAMS通过约束方程来描述这些相互关系，每个刚体或柔体的运动由拉格朗日方程表示，其中包含了动能、拉氏乘子和广义力。拉格朗日方程帮助我们理解系统动力学，同时考虑了内部弹性变形和外部负载对系统的影响。这种数学模型为复杂机械系统的分析和优化提供了有效手段。 在采煤机刚柔耦合系统的仿真优化阶段，研究人员利用UG软件创建三维模型，接着通过ANSYS进行柔性体建模，将刚柔耦合系统模型转换为适合ANSYS分析的格式。在ANSYS中建立的有限元模型允许进行应力分析，这是评估截割臂在工作载荷下强度和耐久性的关键步骤。模态分析则揭示了截割臂的固有振动特性，有助于避免共振和潜在的结构损坏。 通过这种方式，研究者能够深入理解采煤机截割臂在实际工作中的性能表现，为截割臂的结构改进和创新设计提供了理论基础。这种基于仿真技术的研究方法提高了设计的精确度，降低了物理原型测试的需求，从而节省了成本并加速了设计周期。因此，基于刚柔耦合的采煤机截割臂优化研究对于提升采煤效率和安全性具有重要意义。