矿用挖掘机铲斗作为大型矿山机械的核心部件，其结构特性的分析对于矿用挖掘机的性能和寿命至关重要。WK-35矿用挖掘机铲斗结构特性分析研究是以有限单元法中的非线性接触算法为核心技术，对两种不同结构形式的WK-35矿用挖掘机铲斗进行强度和刚度分析。研究选择几种典型的设计工况，分析其应力分布状态，以期为未来矿用挖掘机铲斗的合理结构设计提供理论依据。
有限单元法（Finite Element Method，FEM），又称有限元分析，是现代工程分析中应用广泛的数值计算方法。该方法将复杂的结构离散为许多小的、简单的单元，通过单元之间的相互作用来模拟整体结构的力学行为。在矿用挖掘机铲斗的分析中，有限元法可以用来模拟结构在各种受力情况下的变形和应力分布情况，帮助工程师了解结构在实际工作中的表现。
非线性接触算法是有限单元法中处理接触问题的一种高级技术。在矿用挖掘机铲斗的工作过程中，铲斗与岩石、土壤等介质的相互作用往往是非线性的，涉及到材料的塑性变形、大变形以及接触表面之间的相互作用。非线性接触算法可以在模拟这些复杂情况时提供更准确的分析结果。
在进行矿用挖掘机铲斗的结构特性分析时，研究者们会考虑多种设计工况，例如铲斗的挖掘、挖掘过程中的受力、材料的堆砌等。通过分析这些工况下铲斗的应力分布，能够判断结构的强度是否足够，以及是否存在可能的破坏风险。这对于结构设计的优化和使用寿命的延长具有重要意义。
例如，研究中提到的典型设计工况可能包括铲斗受到的最大挖掘力时的工况、铲斗在挖掘过程中受到冲击力的情况、以及铲斗在挖掘到坚硬岩石时的受力状况等。通过分析这些工况下的应力分布状态，可以发现在哪些部位可能产生高应力集中，从而导致结构的疲劳或断裂。
Von Mises应力是评估材料在复杂应力状态下的屈服或破坏的一个重要指标，它是基于最大剪应力理论的一个等效应力，广泛用于塑性变形的判断。在矿用挖掘机铲斗的分析中，Von Mises应力的计算能够帮助研究者们判断铲斗材料在各个工况下的安全性和稳定性。
在具体的研究内容中，提到了几个关键点，例如最大Von Mises应力值、各个方向的应力（σx, σy, σz）和它们的比值。这些值能够详细描述材料在各个方向上的应力状态，通过这些数据可以清晰地分析出哪些部位是薄弱环节，哪些区域可能最先发生失效。例如，σy/σz的比值可以体现材料在不同方向上抵抗变形的能力，这个比值越大，表明材料在该方向上更加容易发生塑性变形。
此外，研究还提到了有限元模型的单元类型，如QUAD(4)和HET(8)，这两种单元分别代表四边形单元和八节点六面体单元，它们在处理复杂几何形状和不同边界条件时各有优势。选择合适的单元类型对于确保分析结果的准确性和提高计算效率非常重要。
通过上述分析，可以为矿用挖掘机铲斗的设计和改进提供科学依据。例如，设计师可以根据分析结果调整铲斗的几何形状、选择更合适的材料或改进制造工艺，从而提高矿用挖掘机铲斗的性能和可靠性。同时，结构的合理设计还能有效减少材料的使用，降低成本，提高经济效益。
需要注意的是，虽然有限元分析提供了强大的工具和方法来模拟和分析复杂结构，但其准确性很大程度上取决于模型的构建、材料参数的设定以及边界条件的假设。因此，实际分析时需要结合实验数据进行验证和校准，以保证分析结果的可靠性。此外，在分析过程中，工程人员还需要考虑实际工作环境中可能出现的各种不确定性因素，比如不同种类和硬度的物料对铲斗的影响，以及极端天气条件下的工作性能等，这些都需要在有限元模型中予以考虑。
通过应用有限元法和非线性接触算法对矿用挖掘机铲斗进行结构特性分析，研究者可以深入理解结构在实际工况下的性能表现，为矿用挖掘机铲斗的设计和制造提供科学的理论支持，最终实现结构的最优化。
