液压支架应力研究及有限元分析

论文摘要

液压支架是井下综采工作面的主要支护设备,支撑煤层的顶板,维护工作人员的作业安全,所以为了防止发生事故,液压支架的强度必须得到保证,那么在液压支架设计时,采取一些方法和措施来模拟液压支架井下的工作情况,从而进行强度校核便非常重要。我国出台了液压支架通用技术条件,通过在不同位置放置垫块进行压架试验来模拟井下的实际工作情况,测试压架试验过程中危险部位的应力,以此判定液压支架的强度。除此之外,通过有限元分析的方法,借助有限元分析软件比如ANSYS, Nastran, ADINA等,来分析液压支架的应力也是一种行而有效的手段。液压支架压架试验的加载过程是一个动态的过程,这个动态过程可能对压架试验产生影响,此外在目前的液压支架有限元分析过程中,还没有将有限元分析结果和实际应力测试结果进行过对比,没有相关的文献说明有限元分析结果的准确性。本文对液压支架的应力进行了测试,并做了相应的有限元分析,在此基础上还研究了子模型方法在液压支架有限元分析中的应用。主要工作包括以下几个方面：(1)分析ZY3500/15/35型液压支架的载荷情况,简单计算承受力的大小。(2)液压支架整架的有限元分析。(3)测试支架的应力情况,(4)用子模型法分析液压支架局部应力分布的情况,

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液压支架概述
• 1.2 液压支架的发展以及国内外研究现状
• 1.3 液压支架的有限元分析现状
• 1.4 课题的来源、背景、意义
• 1.5 本文研究内容、方法
• 第2章 液压支架应力分析的基础
• 2.1 ZY3800/15/35型液压支架的具体结构
• 2.1.1 ZY3800/15/35型液压支架的整体结构及其液压系统
• 2.1.2 液压支架主要承力部件的结构
• 2.2 ZY3800/15/35型液压支架的工作原理
• 2.3 ZY3800/15/35型液压支架的受力分析
• 2.3.1 ZY3800/15/35型液压支架的主要技术参数
• 2.3.2 ZY3800/15/35型液压支架的载荷
• 2.3.3 ZY3800/15/35型液压支架加载试验的受力计算
• 2.4 ZY3800/15/35型液压支架的实验基础
• 2.4.1 液压支架的实验标准
• 2.4.2 ZY3800/15/35型液压支架的加载方式
• 2.5 ZY3800/15/35型液压支架的有限元基础
• 2.5.1 有限元法简介
• 2.5.2 有限元求解过程
• 第3章 液压支架的应力测试
• 3.1 应力测试基础
• 3.1.1 应力测试的内容与作用
• 3.1.2 测试工作的任务
• 3.1.3 应力测试原理
• 3.2 液压支架应力测试方案及其过程
• 3.2.1 测试方案的制定
• 3.2.2 测试仪器及标定
• 3.2.3 温度误差及其补偿
• 3.2.4 测点选择以及贴片
• 3.3 应力测试数据的处理
• 3.3.1 应力值计算
• 3.3.2 动态信号对结果的影响
• 第4章 液压支架的有限元分析
• 4.1 有限元软件WORKBENCH的简单介绍
• 4.1.1 几何模型与网格划分
• 4.1.2 多物理场
• 4.1.3 流体动力学
• 4.1.4 仿真过程及数据管理
• 4.1.5 显示动力学
• 4.2 ANSYS WORKBENCH 12设计流程
• 4.2.1 定义参数
• 4.2.2 创建几何模型
• 4.2.3 划分网格
• 4.2.4 加载数据进行求解
• 4.2.5 结果分析
• 4.3 ZY3800/15/35型液压支架有限元模型的建立
• 4.3.1 实体模型简化原则
• 4.3.2 液压支架模型简化具体处理方式
• 4.3.3 模型网格划分
• 4.3.4 载荷与约束的设置
• 4.3.5 求解设置
• 4.3.6 改善计算精度的方法
• 4.4 ZY3800/15/35型液压支架的静力结构分析
• 4.4.1 顶梁工况
• 4.4.2 底座工况
• 4.5 ZY3800/15/35型液压支架的模态分析
• 4.6 ZY3800/15/35型液压支架的拓扑优化研究
• 第5章 液压支架子模型分析方法研究
• 5.1 子模型法概述
• 5.1.1 子模型法定义
• 5.1.2 子模型分析步骤
• 5.2 用WORKBENCH实现液压支架中的子模型分析
• 5.2.1 建立整体模型并进行分析
• 5.2.2 建立子模型并进行求解
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录