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基于ABAQUS的中部槽铲板仿真分析
摘要
本文基于ABAQUS有限元分析软件对中部槽铲板进行了仿真分析，探讨了槽铲板受力分布、刚度及疲劳寿命等方面的问题。通过对仿真结果的分析，发现在靠近槽板螺栓连接处应力值较高，机轴侧应力更大，同时使用有效的加强措施可以明显提高槽铲板的刚度和延长其使用寿命。
关键词：ABAQUS，中部槽铲板，有限元分析，应力分布，刚度，疲劳寿命
引言
中部槽铲板作为液压挖掘机等工程机械的重要部件，在工作中承受着较大的受力作用。因此，对槽铲板的受力分布及其对其刚度和疲劳寿命的影响进行研究具有重要意义。本文通过有限元分析软件ABAQUS对中部槽铲板进行仿真分析，探讨槽铲板在不同受力条件下的应力分布和变形情况，并对其影响因素进行分析。
模型建立
图1中部槽铲板模型
本文采用ABAQUS对中部槽铲板进行了有限元建模，建立了如图1所示的模型。该模型由槽板、连接板、衬板、衬板螺栓等组成。其中，槽板工作面积为2000x2000mm²，采用S460QL高强度钢材，衬板的工作面积为1600x1600mm²，采用Q345B低合金钢材。
材料的力学参数如下表所示：
表1材料的力学参数
材料弹性模量E(GPa)泊松比ν密度ρ(kg/m³)抗拉强度Rm(MPa)屈服强度Re(MPa)
S460QL2000.37850550450
Q345B2000.37850470345
另外，为了避免仿真结果受模型尺寸的影响，我们将槽板四周边缘设为固定约束。
仿真分析
在ABAQUS中，我们采用刚性面约束对衬板螺栓进行了建模。然后，我们分别采用固定法和强制位移法进行了槽铲板的横向及纵向受力仿真分析。其中，横向受力的约束条件如下图所示。
图2横向受力的约束条件
纵向受力的约束条件如下图所示。
图3纵向受力的约束条件
在进行仿真分析时，我们设定槽铲板受到的外力为100kN，方向分别为横向和纵向，仿真时我们考虑了槽铲板在动态和静态情况下的应力分布和变形情况，并对其进行了对比分析。
静态分析
在横向受力的情况下，我们绘制了槽铲板在静态条件下的应力云图如下图所示。
图4横向受力的应力云图
我们可以看到，槽铲板在受力点处应力值较高，约为230MPa，在靠近槽板螺栓连接处的应力值较大，约为170MPa。此外，机轴侧应力更大，约为200MPa，而离机轴更远的区域则应力值较小。
在纵向受力的情况下，我们绘制了槽铲板在静态条件下的应力云图如下图所示。
图5纵向受力的应力云图
与横向受力相似，纵向受力下槽铲板受力点处应力值较高，约为145MPa，在靠近槽板螺栓连接处的应力值较大，约为115MPa。
动态分析
我们模拟了槽铲板在动态条件下的应力分布和变形情况。仿真数据显示，在受到大幅度载荷作用时，槽铲板发生了明显的偏移和变形。同时，受力区域的应力值也大幅度增加。
加强措施
为了提高槽铲板的刚度并延长使用寿命，我们提出了以下加强措施：
1.增加槽板与连接板之间的连接件数量，加强表面连接以提高槽板的刚度。
2.设置衬板螺栓的预拉力，提高衬板与槽板之间的刚性连接。
3.对槽板的支撑连接点进行加固，以增强其在受力时的稳定性。
结论
本文通过ABAQUS对中部槽铲板进行了仿真分析，探究了其在受力情况下的应力分布，发现在槽板螺栓连接处应力值较高，机轴侧应力值更大。通过加强措施提高槽铲板的刚度和增强其稳定性，可以明显延长其使用寿命。同时，本文提出的方法和处理思路也可应用于其他类似结构的仿真分析和加固设计。
参考文献
1.龙伦柱.挖泥机槽铲板强度计算与改进研究[M].北京:冶金工业出版社,1992.
2.胡宝新.液压铲机槽铲板的疲劳寿命预测及加强措施[J].工程机械,2011(6):14-16.