随着国家经济的高速发展，工程机械在现代化建设中起着举足轻重的作用。其中履带式液压挖掘机因其良好的通过性而得到更广泛的应用。履带式液压挖掘机作业过程中动臂、斗杆、铲斗和转动平台都承受着很大的变载荷，它们性能的优劣直接影响着履带式液压挖掘机工作的安全性和可靠性。本文以某型号履带式液压挖掘机为研究对象，考虑了土壤切削大变形涉及到土壤有限元网格的大变形、大位移和土壤-工作装置的接触非线性问题，开展了挖掘土壤过程时的液压挖掘机瞬态动力学特性研究，主要进行了以下方面的研究：①首先对基于流固耦合分析的三种数值算法进行了对比。通过对比指出了拉格朗日方法和欧拉方法在处理固体大变形问题的优势和不足，结果表明ALE方法更加适合于该问题的数值模拟。通过对ALE方法的理论基础、基本控制方程以及三种方法之间的关系进行推导，得出拉格朗日方法和欧拉方法是ALE方法的两种特殊情况和退化形式。②针对履带式液压挖掘机作业过程中土壤切削大变形的特殊工况，采用了FHWA土壤模型建立瞬态动力学分析模型。在理论上分别从弹性本构关系、屈服面准则、超孔隙水压力特性、应变硬化效应、应变软化效应和应变率影响六个方面讨论了FHWA土壤模型的特性，指出该土壤模型更加适合于土壤切削大变形问题的模拟。在此基础上，结合昆山地区粘土的特性及FHWA土壤模型的特性确定了土壤材料关键参数的取值。建立了铲斗两个斗齿切削土壤的简单模型，验证了ALE方法和FHWA土壤模型可以联合起来对土壤切削大变形问题进行仿真分析。③最后对履带式液压挖掘机挖掘土壤过程进行了瞬态动力学特性研究。得到了动臂、斗杆、铲斗、转动平台和土壤的等效应力分布情况，还得到了土壤的变形特性，揭示了挖掘土壤过程中履带式液压挖掘机关键结构件的应力分布状态，为进行结构优化设计、疲劳寿命分析提供了理论依据。