贺朝霞，马跃飞，常乐浩，任 琛

(1.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安 710064；2.北京怡格明思工程技术有限公司，陕西 西安 710075)

1 引言

单斗液压挖掘机是常见的工程机械，由行走部分、回转部分和工作装置等组成，工作装置在挖掘时所受挖掘阻力是影响挖掘效率的关键参数之一。目前国内外学者多采用仿真方法对挖掘过程进行模拟，文献[1-2]提出基于离散元法建立土方的颗粒系统动力学模型，研究工作装置在挖掘土方时所受到的挖掘阻力。文献[3]对装载机作业过程中物料的运动特性进行分析，发现铲装过程中物料的变形对铲斗具有很大的阻碍作用，并研究了物料颗粒大小、堆放高度和斗宽等因素对装载阻力的影响。文献[4]以挖掘力性能为目标函数，以工作装置铰接点位置为设计变量，仿真计算得到工作装置关键铰点的载荷。文献[5]通过在EDEM中建立矿堆模型模拟大型挖掘机的作业过程，计算铲斗所受的挖掘阻力，并将其施加在动力学模型上，进行工作装置和液压系统的参数校核。目前的方法对挖掘运动方程以及物料挖掘过程分别进行了研究，但对考虑真实运动与颗粒挖掘的阻力推导还有所欠缺。

综上，提出基于多体动力学与颗粒系统动力学耦合的方法，建立散土、干砂和矿石的颗粒模型，对铲斗所受的挖掘阻力进行分析，最终获得工作装置铰点的动态载荷，为后续结构优化和疲劳寿命分析提供依据。……