H型钢在凿井井架中的应用与研究

论文摘要

凿井井架主要是供凿井立井的提升石、运送人员和材料、以及悬吊掘进设备用的,它是建井工程设施中的重要的结构物之一。井架结构所承受的载荷除了自身恒载作为静载荷外,实际没有一种载荷是静止的。在煤矿井生产中,井架主要承受提放的工作载荷、断绳、卡绳特殊荷载等,这些载荷都是随着时间变化的动载荷,运用静力分析和方法研究井架,显然与实际偏差较大,所以只有以动载荷作为井架结构所承受的实际载荷来研究井架的动力特性,才能使井架设计与安全评定等理论更准确、更科学合理。本文介绍了优化设计的原理,利用满应力法,通过有限元软件ANSYS中的OPT模块对凿井主体井架进行优化,从而获得各个杆件的最优截面尺寸,降低结构的重量。模态分析作为结构动力特性研究的一种近代方法,逐渐成为现代工程领域动态分析与设计的核心,它所决定的结构固有频率和振型,正是结构承受动态载荷结构设计中的重要参数,故而成为其他诸如瞬态分析等动力学分析的起点。本文利用有限元方法完成了井架模态分析,获得前十阶固有频率和振型。本文重点利用大型有限元软件ANSYS实现了凿井井架瞬态动力学分析,完成了井架特殊状态状态下的瞬态动力学分析,寻找到各个方向的时间响应变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 国内外 H型钢的发展现状
• 1.2 H型钢的优势
• 1.3 H型钢的应用
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 凿井井架的组成及动力模型的建立
• 2.1 凿井井架分类
• 2.2 Ⅱ型井架
• 2.3 动力学模型的建立
• 2.4 有限元分析理论及模型建立
• 3 井架优化设计
• 3.1 结构优化设计发展
• 3.2 结构优化设计的基本概念
• 3.3 结构满应力设计
• 3.4 ANSYS结构优化设计
• 3.5 基于ANSYS的井架优化设计
• 4 凿井井架的模态分析
• 4.1 模态分析理论
• 4.2 井架的模态分析
• 5 井架瞬态动力分析
• 5.1 瞬态分析的方法
• 5.2 井架瞬态动力有限元分析
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献