装载机在现代社会中已经广泛应用于众多工业领域中,其具有高效节能的优点在建设中愈加显得明显,对国家建设已经不可或缺,装载机在进行作业时物料会产生对铲斗的反作用力,因而对铲斗受到的作业阻力进行研究十分必要。如何减小铲斗模型受到的作业阻力已经成为实现降低铲装能耗,实现高效铲装,提高使用寿命的重要方面。在铲装过程中受到的作业阻力大小已经成为铲斗结构设计是否合理的重要衡量指标。本文主要应用了离散元法对铲斗在铲装过程进行了研究,主要研究内容如下:(1)首先主要对选题背景及研究意义进行简要分析,对国内外的相关学者对装载机铲斗在作业过程中受到的作业阻力进行简单介绍,并阐述了离散元素法基本理论及其专业软件EDEM。(2)主要对散体物料特性和装载机的铲装工况进行分析,重点介绍岩石物料特性,其次总结以往计算作业阻力的计算方法,然后在铲装过程中对铲装阻力大小的影响因素进行分类,抓住主要因素进行分析。(3)利用离散单元法(DEM)对碎石颗粒与设备体之间的本征参数及接触参数进行校验。在DEM中选用Hertz-Mindlin接触模型对碎石材料及其装载机铲斗进行理论探究,利用EDEM软件建立“圆筒式”仿真模型,对在不同粒径颗粒下的料堆模型进行安息角的测量,并与实验进行对标,完成相关参数的校验。此实验可说明接触参数的准确性以及离散单元法的可行性,并为后续岩石料堆的建立及铲装仿真实验的形成提供一定的基础。(4)基于EDEM的铲装过程建模及其方案的设计。提出建模思路,满足建模假设,简化铲斗几何结构,建立一定高度的料堆模型,完成仿真准备工作,在EDEM中对相关参数进行设置,使铲斗以一次铲装轨迹进行铲装物料,完成仿真模型与试验的对标,指出建模思路与建模假设的正确性及离散单元法的可行性。选取主要研究因素,设计合适的仿真方案,以作业阻力和满斗率为指标,比较各自因素下铲装阻力和满斗率的变化趋势,指出各因素的显著性,并对正交实验仿真数据进行方差分析,对不同因素影响程度进行排序,选取最佳的一组参数组合,使其方便地进行装载机铲斗结构的设计。(5)利用耦合插件完成EDEM与ANSYS耦合工作,实现数据共享,对正交实验中的最优方案9进行静态结构分析,以便优化铲斗结构设计。