[發明專利]模塊化對機具采樣過程中受力分析的方法

在審

• 申請號: 201911036509.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110750914A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 李謙;李俊萍;謝蘭蘭;曹彥偉
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 51282 成都智言知識產權代理有限公司
• 代理人: 濮云杉

本發明涉及模塊化對機具采樣過程中受力分析的方法，包括：A.將機具采樣過程分為n個運動模塊和m個結構模塊的組合；B.得到單一的運動模塊的三維勻速的直線運動和圓周運動基本模型；C.拆分機具的實際運動軌跡，建立n個運動模塊在總運動時長t_n內的運動矩陣M_S；D.根據結構模塊的截面參數定義、延伸參數定義、切割參數定義，得到用于描述m個結構模塊組合的矩陣M_T；E.得到任意結構模塊在整個采樣過程中的受力情況；得到機具在任意單一運動軌跡中的受力情況；得到機具在整個采樣過程中的受力情況。本發明能夠對各種不同形狀鏟斗和采樣運動形式的機具受力進行計算，不用針對特定的形狀進行特定建模和實物分析，具有廣泛的通用性。

技術領域

本發明涉及模塊化對機具采樣過程中受力分析的方法。

背景技術

在巖土體采樣機具(挖斗、鏟斗等)的設計過程中，計算分析機具在采樣過程中的受力是非常重要的。因為該參數直接決定了設備驅動力、設備結構、設備強度等參數的選擇。

目前有許多研究也表明了對機具受力分析的重要性，例如：

專利申請號：CN201510438599.1(挖掘機鏟斗受力測試裝置及測試方法)和專利申請號：CN201721471712.7(一種挖掘機挖掘阻力間接測量裝置)，這兩種方案針對特定的挖掘機鏟斗進行了受力實物測試，但受限于實物的具體結構，這兩種方案都不能對多種不同形式的鏟斗進行受力計算分析；

專利申請號：CN201811004296.9(一種用于測算土體水平反力系數的系統以及方法)，該方案主要以將試驗樁貫入土體的方式測算土體水平反力系數，但是不能適用于對各種不同形式的挖掘或貫入土體時可承受反力的計算。

由此可見，目前雖然有許多對機具受力的分析方案，但大多都是針對某一特定結構的機具，在對某一特定結構的機具在采樣時受到的反力進行計算時，更多是通過實物測試或計算機模擬實現的。但這些方式目前均側重于針對目前已知設備形狀的前提下分析的，其分析結果并不能轉移至新的不同形狀的設備中去，因此也并不具備較為廣泛的適應性。

發明內容

本發明提供了一種模塊化對機具采樣過程中受力分析的方法，從理論的方向對多種鏟斗進行受力計算分析，使其具有廣泛的通用性。

本發明模塊化對機具采樣過程中受力分析的方法，包括：

A.劃分模塊：將機具采樣過程分為n個運動模塊和m個結構模塊的組合，n≥1，m≥1，運動模塊和結構模塊之間相互獨立；運動模塊用于描述機具的各部件在采樣過程中的不同運動方式，每個運動模塊的三維運動軌跡為若干個三維勻速直線運動和若干個三維勻速圓周運動的組合；結構模塊用于描述機具的組成結構，任意形狀的機具由若干個結構模塊組合而成，被采樣樣品對機具各部件的作用力通過對組成該機具的所有結構模塊的受力疊加分析獲得，，結構模塊包括有平板模塊和弧形板模塊；

B.運動模塊的劃分和定義運動軌跡：通過對單一的運動模塊在三維坐標系中的運動分析，得到單一的運動模塊的三維勻速直線運動基本模型和三維勻速圓周運動基本模型；

C.將機具的實際運動軌跡拆分為若干個勻速直線運動的運動模塊和若干個勻速圓周運動的運動模塊，并且確定每個運動模塊的運動時長和運動參數，再建立n個運動模塊在總運動時長t_n內的運動矩陣M_S；

D.結構模塊的組合：根據平板模塊和弧形板模塊的截面參數定義、平板模塊和弧形板模塊的延伸參數定義、以及平板模塊和弧形板模塊的切割參數定義，得到用于描述m個結構模塊組合的矩陣M_T；