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[摘 要]将ADAMS和ANSYS相结合，完成了运料车的仿真分析。利用PRO/E软件建立运料车的虚拟样机模型，并用ADAMS对自卸过程进行仿真分析，得出了主要构件所受的载荷数据，然后利用ADAMS给出的载荷数据在ANSYS中对主要构件进行有限元分析和研究，得出了应力分布云图。根据应力计算结果，得出该构件主要受力部位的最大应力值，对初始设计进行验证，研究成果对新的设计方法的使用具有参考作用。
[关键词]运料车；ADAMS；ANSYS；仿真分析
中图分类号：S782.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0007-01
引言
随着能源日益紧张，对煤炭的需求逐年增加，促使采煤行业迅猛发展，一些国有大矿的采掘任务越来越重，原有的人工开采及运松已经远远满足不了需求，机械化采煤成为当前的主要方法。WC5E型防爆胶轮车就是应用于煤矿井下作业，运送各种井下生产及建设用的物料的车辆。这里对主要工作装置料斗进行强度分析，在装卸过程中料斗及内部物料的姿态随时间变化而变化，各构件的运动较为复杂，为对料斗各个位置进行准确的受力分析而利用ADAMS软件对料斗自卸过程进行仿真分析，可以快速准确分析出料斗各受力部件不同时刻所受到的载荷，然后再结合ANSYS有限元分析软件，对重要的受力部件进行精确的应力分析。
1.WC5E型防爆胶轮车后车体部分简介（几何模型建立）
WC5E型防爆胶轮车是一种机、电、液一体化的系统，主要用于煤矿井下作业，运送各种物料的车辆。后车体主要布置可倾翻的料箱、料箱举升油缸、后桥、减震装置及轮胎（见下图1）。
2.基于ADAMS的料斗自卸运动过程仿真分析
WC5E型防爆胶轮车的卸料过程为，车到达指定地点停稳后两侧的举升油缸动作，推动料斗以与车架连接的铰接点为圆心做圆周运动即料斗的倾翻。此过程采用3个旋转副和1个移动副即可实现料斗的倾翻。
2.1 建立自卸料车的虚拟样机模型
由于料斗形状较为复杂，不便在ADAMS中建模，所以采用三维建模软件Pro/E建立后车体各部件几何装配模型，再进入仿真分析软件ADAMS将其导入。这里为建模方便将料斗做成三部分：料斗主体、侧面筋板、底部及前部筋板。料斗主体与侧面筋板间为固定副，料斗主体与底部及前部筋板间为固定副；料斗主体与车架间为旋转副，料斗主体与油缸活塞杆间为旋转副，车架与油缸缸筒间为旋转副，油缸活塞杆与油缸缸筒间为移动副，车架与大地间为固定副。上图2、3、4为未举升、举升过程中及举升到油缸最大行程处三时刻样机模型。
2.2 虚拟样机卸载过程运动仿真分析
在举升油缸缸体与活塞桿间的移动副上加上运动，在油缸活塞杆旋转中心至油缸缸筒旋转中心增加位移测量量，并在活塞杆旋转中心点处增加传感器，当两点间位移量达到1775mm（油缸行程终点）时即停止仿真，以控制仿真结束时间。
从受力曲线的变化规律看，危险工况是出现在料斗从未举升到举升开始瞬间这一时刻的，故我们可取此时的受力值进行CAE分析。在外力点处所受力在X方向分力随时间变化而减小很明显，而Y方向力基本不变。
3 基于ANSYS的自卸料车主要部件的有限元分析
3.1 建立有限元模型
考虑到料斗形状较为复杂，但其结构是对称形式，兼顾划分网格的速度与效率，我们可以只分析一半模型，采用六面体单元划分网格，材料选用结构钢Q345，假定材料始终处于线弹性范围。料斗模型共有311737个节点，85164个单元。
3.2 约束和载荷施加
料斗有限元分析模型中，约束加到与车架铰接的轴孔位置处，约束UX、UY、UZ三个方向的移动自由度，在与油缸的联接处添加载荷。
3.3 有限元分析计算
通过有限元分析，根据应力分布及应力值大小的情况，对结构进行改进，修正模型后再进行分析计算，最终得到更加合理的结构。
料斗应力最大值出现在料斗从未举升到举升开始瞬间时的工况，料斗改进后结构在此工况下的应力分布云图。应力分布较均匀，最大应力为286.3MPa，小于材料的屈服极限345 MPa，结构强度满足设计要求。
4 结论
文中将ADAMS和ANSYS有机结合完成料车自卸过程的仿真分析。先利用ADAMS仿真出料车自卸运动过程中料斗的受力情况，解决了用传统方法难以准确计算出构件整个运动过程的受力情况，使所受载荷的计算结果更加直观、准确、效率高。然后再用ANSYS进行料斗的有限元分析， 得出该构件主要受力部位的最大应力值，同所选材料屈服强度比较，由对比结果可看出该结构满足设计要求。
参考文献
[1] 李军，刑俊文，覃文洁等编著.ADAMS实例教程.北京：北京理工大学出版社，2002.7
[2] 郑建著.ADAMS虚拟样机技术入门与提高.北京：机械工业出版社，2005.8.
[3] 王国强，张进平，马若丁等.虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 西安：西北工业大学出版社，2002，3.
[关键词]运料车；ADAMS；ANSYS；仿真分析
中图分类号：S782.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0007-01
引言
随着能源日益紧张，对煤炭的需求逐年增加，促使采煤行业迅猛发展，一些国有大矿的采掘任务越来越重，原有的人工开采及运松已经远远满足不了需求，机械化采煤成为当前的主要方法。WC5E型防爆胶轮车就是应用于煤矿井下作业，运送各种井下生产及建设用的物料的车辆。这里对主要工作装置料斗进行强度分析，在装卸过程中料斗及内部物料的姿态随时间变化而变化，各构件的运动较为复杂，为对料斗各个位置进行准确的受力分析而利用ADAMS软件对料斗自卸过程进行仿真分析，可以快速准确分析出料斗各受力部件不同时刻所受到的载荷，然后再结合ANSYS有限元分析软件，对重要的受力部件进行精确的应力分析。
1.WC5E型防爆胶轮车后车体部分简介（几何模型建立）
WC5E型防爆胶轮车是一种机、电、液一体化的系统，主要用于煤矿井下作业，运送各种物料的车辆。后车体主要布置可倾翻的料箱、料箱举升油缸、后桥、减震装置及轮胎（见下图1）。
2.基于ADAMS的料斗自卸运动过程仿真分析
WC5E型防爆胶轮车的卸料过程为，车到达指定地点停稳后两侧的举升油缸动作，推动料斗以与车架连接的铰接点为圆心做圆周运动即料斗的倾翻。此过程采用3个旋转副和1个移动副即可实现料斗的倾翻。
2.1 建立自卸料车的虚拟样机模型
由于料斗形状较为复杂，不便在ADAMS中建模，所以采用三维建模软件Pro/E建立后车体各部件几何装配模型，再进入仿真分析软件ADAMS将其导入。这里为建模方便将料斗做成三部分：料斗主体、侧面筋板、底部及前部筋板。料斗主体与侧面筋板间为固定副，料斗主体与底部及前部筋板间为固定副；料斗主体与车架间为旋转副，料斗主体与油缸活塞杆间为旋转副，车架与油缸缸筒间为旋转副，油缸活塞杆与油缸缸筒间为移动副，车架与大地间为固定副。上图2、3、4为未举升、举升过程中及举升到油缸最大行程处三时刻样机模型。
2.2 虚拟样机卸载过程运动仿真分析
在举升油缸缸体与活塞桿间的移动副上加上运动，在油缸活塞杆旋转中心至油缸缸筒旋转中心增加位移测量量，并在活塞杆旋转中心点处增加传感器，当两点间位移量达到1775mm（油缸行程终点）时即停止仿真，以控制仿真结束时间。
从受力曲线的变化规律看，危险工况是出现在料斗从未举升到举升开始瞬间这一时刻的，故我们可取此时的受力值进行CAE分析。在外力点处所受力在X方向分力随时间变化而减小很明显，而Y方向力基本不变。
3 基于ANSYS的自卸料车主要部件的有限元分析
3.1 建立有限元模型
考虑到料斗形状较为复杂，但其结构是对称形式，兼顾划分网格的速度与效率，我们可以只分析一半模型，采用六面体单元划分网格，材料选用结构钢Q345，假定材料始终处于线弹性范围。料斗模型共有311737个节点，85164个单元。
3.2 约束和载荷施加
料斗有限元分析模型中，约束加到与车架铰接的轴孔位置处，约束UX、UY、UZ三个方向的移动自由度，在与油缸的联接处添加载荷。
3.3 有限元分析计算
通过有限元分析，根据应力分布及应力值大小的情况，对结构进行改进，修正模型后再进行分析计算，最终得到更加合理的结构。
料斗应力最大值出现在料斗从未举升到举升开始瞬间时的工况，料斗改进后结构在此工况下的应力分布云图。应力分布较均匀，最大应力为286.3MPa，小于材料的屈服极限345 MPa，结构强度满足设计要求。
4 结论
文中将ADAMS和ANSYS有机结合完成料车自卸过程的仿真分析。先利用ADAMS仿真出料车自卸运动过程中料斗的受力情况，解决了用传统方法难以准确计算出构件整个运动过程的受力情况，使所受载荷的计算结果更加直观、准确、效率高。然后再用ANSYS进行料斗的有限元分析， 得出该构件主要受力部位的最大应力值，同所选材料屈服强度比较，由对比结果可看出该结构满足设计要求。
参考文献
[1] 李军，刑俊文，覃文洁等编著.ADAMS实例教程.北京：北京理工大学出版社，2002.7
[2] 郑建著.ADAMS虚拟样机技术入门与提高.北京：机械工业出版社，2005.8.
[3] 王国强，张进平，马若丁等.虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 西安：西北工业大学出版社，2002，3.