论文摘要
液压支架是以高压液体作为动力,由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的矿山设备,能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。立柱是液压支架重要的承压部件,在支架正常工作时,一直处于高压受力状态,它的工作性能直接影响整个支架的工作状态。而立柱的系列化结构特点,开发专用的立柱有限元分析系统,可以避免大量的重复操作,对提高液压支架的设计与优化质量和效率具有重要的意义。ANSYS是当今世界上常用的有限元分析软件之一,具有强大的有限元分析功能,广泛应用于结构分析。ANSYS具有良好的开放性,提供参数化程序设计语言APDL、用户界面设计语言UIDL和用户程序特性UPFS等二次开发功能。本文对液压支架和ANSYS有限元分析及其二次开发的国内外研究现状进行了分析。以某液压支架立柱为研究对象,运用理论力学原理对立柱进行力学计算,计算出了立柱各段挠度、转角、弯矩和最大弯矩,并进行了强度校核。运用了ANSYS的参数化程序设计语言APDL,开发了立柱参数化有限元分析系统。建立了模板分析过程,给出了对应的log文件,引入参数化变量,运用APDL的判断和循环等流程控制命令,实现了立柱分析系统的参数化设计。运用ANSYS的用户界面设计语言UIDL,开发了专用于液压支架立柱的设计系统,并实现了ANSYS软件的部分汉化。该设计系统具有输入参数简单明了的特点,通过ANSYS对UIDL控制文件的调用,以及对菜单控制文件和对话框控制文件的编辑,实现了立柱分析系统的界面模块设计。采用APDL有限元优化技术对立柱进行了结构优化,通过分析结果,在保证应力和位移的约束条件下,立柱总体积可减少32.5%,整体优化结果明显,节约了原材料。综上所述,通过立柱参数化有限元分析系统、设计系统和有限元优化技术等,提供了一套液压支架立柱设计与优化的整体解决方案,为液压支架等矿山机械实现设计自动化提供了有力支持。