基于Abaqus的钢丝绳芯输送带接头变形的有限元分析

发布时间：2020-04-02 21:19

【摘要】：钢丝绳芯输送带具有抗拉强度高、耐摩擦能力大、抗冲击能力强以及使用寿命长等优点,广泛应用于煤炭、矿山、港口、电力等领域。然而钢丝绳芯接头区域是整条输送带中最为薄弱的环节,经常出现接头变形,导致强度下降,严重时会造成断带事故。为了定量揭示接头变形规律,为输送带设计和安全运行提供依据,本文采用有限元软件(Abaqus)对钢丝绳芯输送带接头变形与强度的关系进行有限元仿真分析,主要的研究工作如下:1.在Abaqus中建立了钢丝绳芯输送带接头模型,模型由上下覆盖胶、钢丝绳和失效单元层三部分组成。选用Mooney-Rivlin模型来描述钢丝绳芯输送带中上下覆盖胶的力学行为,将钢丝绳截面几何进行简化,由圆柱体表达,使用失效单元层模拟钢丝绳与上下覆盖胶之间的粘接关系。2.对单根钢丝绳接头模型进行力学分析并进行仿真,将仿真结果与拉伸实验结果进行对比验证,通过对比钢丝绳、上下覆盖胶和粘合层的变化情况以及钢丝绳抽出力随时间的变化趋势,验证了有限元模型及仿真结果的正确性,并对不同因素下的单根钢丝绳模型进行了仿真分析。3.对多根钢丝绳接头模型进行力学分析,通过验证多根钢丝绳有限元模型的正确性,进一步改变接头钢丝绳排布方式、钢丝绳排布间距以及钢丝绳排布位置等因素进行仿真分析,总结出不同因素影响下接头强度的变化规律,为钢丝绳芯输送带接头综合性能分析奠定了基础。4.对钢丝绳芯输送带接头在实际使用过程中常见的接头变形进行了仿真分析,得出不同因素对接头综合性能的影响,总结出这些接头变形与接头整体强度之间的定量关系,并将其应用到钢丝绳芯输送带无损监测系统中,可定量地判断出钢丝绳芯输送带接头性能。本文的研究结果可为钢丝绳芯输送带安全检测、接头性能分析、维护及更新提供理论依据;延长钢丝绳芯输送带及接头的使用寿命,预防断带事故的发生,提高生产效率,具有较高的应用价值;也为优化钢丝绳芯输送带接头的设计和制作提供一定的参考价值。
【图文】：

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还原钢丝绳的原貌会带来一定的困难，后续的网格设置及接触关系设定也将不容逡逑易实现。为降低建模难度及减少有限元模型分析的工作量，在保证计算结果精确逡逑度的基础上，对接头模型的钢丝绳进行简化处理，用圆柱代替钢丝绳。图２－１为逡逑通过Ａｂａｑｕｓ／ＣＡＥ建立的单根钢丝绳接头有限元模型。逡逑橡胶逡逑图２－１单根钢丝绳芯接头有限元模型逡逑２．３材料本构关系的定义逡逑图２－２为钢丝绳芯输送带接头有限元模型的材料定义区域。模型由钢丝绳、逡逑上下覆盖胶及失效单元三部分组成，其分别对应实验试样中的钢丝绳、上下覆盖逡逑胶及上下覆盖胶与钢丝绳之间的粘合层。仿真中需要分别对钢丝绳、上下覆盖胶逡逑及失效单元定义材料属性。逡逑８逡逑

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３．１钢丝绳材料的选择逡逑仿真中将钢丝绳定义为普通的线弹性材料，其材料参数设置为：弹性模量逡逑邋＝邋２１０ＧＰａ，泊松比ｗ邋＝邋０．２８，密度二Ｔ．ＳＳｘＨ＾Ｔｏｎ／ｍｎｖ１。在钢丝绳芯输送带逡逑头模型仿真中，接头模型被施力后上下覆盖胶的变形是很明显的，，而钢丝绳相逡逑于上下覆盖胶变形量是非常小的，以至于可以忽略不计，且在仿真分析中，假逡逑钢丝绳没有变形且不参与仿真计算，因此，将钢丝绳定义为刚体。通过仿真与逡逑验的对比发现，误差在可接受范围内，可以认为将钢丝绳定义为刚体做法是可逡逑的，这样既节省了计算时间又提高了仿真效率。逡逑．２上下覆盖胶材料的选择逡逑对于钢丝绳芯输送带接头模型的仿真模拟，最为困难的问题是上下覆盖胶材逡逑参数的确定，上下覆盖胶的主要成分为橡胶。近几年，关于橡胶材料在各种结逡逑和条件下的行为建模的问题己得到广泛研究ｍ。由于橡胶是一种特殊材料，相逡逑的性质取决于其成分及特殊成分的含量Ｍ。在进行接头钢丝绳搭接时，对钢丝逡逑，
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH222

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