液压支架用液压缸的有限元分析

发布时间：2017-04-23 20:08

  本文关键词：液压支架用液压缸的有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压支架是煤矿综合机械化采煤中不可缺少的关键设备,它是由液压缸、液压阀等液压组件和其它金属构件组成并以高压液体作为动力的支护设备。立柱(起主要支撑作用的液压缸)是将液压支架顶梁和底座连接起来的部件,是主要的承载和调高部件,它的工作性能直接影响到整个液压支架的工作状态。液压支架双伸缩立柱调高范围大,使用方便,多用于薄煤层和大采高支架上。高性能的立柱是液压支架设计和制造的关键,所以基于CAD/CAE技术对立柱进行分析和研究,对提高液压支架的整体性能具有重要意义。本文介绍了国内外液压支架及立柱的研究现状和发展趋势,阐述和分析了液压支架及立柱的结构组成和工作原理,以ZY12000/28/62D掩护式液压支架为实例,对双伸缩立柱的强度和稳定性进行了研究,主要研究内容有以下几个方面:(1)首先详细介绍了立柱结构的简化原则,并应用三维建模软件Pro/E建立立柱各组成部分的三维实体模型,在虚拟装配环境中进行装配,并在立柱装配体的基础上建立含液立柱的三维模型。(2)通过力学计算模型对液压支架立柱在2倍中心载荷下进行力学分析,分别计算立柱各段最大挠度和最大应力,并根据第四强度理论对立柱各段进行强度校核。根据等价受力模型和边界与连续性条件计算出立柱的临界载荷,完成立柱稳定性分析。(3)将Pro/E软件建立立柱的三维模型通过与ANSYS的无缝接口导入,从而利用有限元分析软件ANSYS对立柱进行2倍中心载荷情况下强度分析和流固耦合分析,可以快速找到立柱承受载荷时的最大应力和最大位移,并查看应力和位移的分布情况,显示流固耦合作用对立柱的影响,同时对立柱进行屈曲分析,完成稳定性校核。本文通过采用CAD/CAE技术对ZY12000/28/62D掩护式液压支架双伸缩立柱的分析研究,将理论分析和有限元分析结合起来,对双伸缩立柱的强度和稳定性进行了研究,为液压支架立柱的设计提供了参考依据。
【关键词】：液压支架立柱 强度分析 流固耦合 稳定性分析
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD355.4;TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题选题背景及其意义10-11
• 1.2 液压支架及立柱国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 国内外相关文献研究现状12-13
• 1.4 我国液压支架及立柱的发展趋势13-14
• 1.5 主要研究内容14-15
• 第2章 液压支架立柱简介15-22
• 2.1 液压支架概述15-18
• 2.1.1 液压支架结构组成15-16
• 2.1.2 液压支架工作原理16-17
• 2.1.3 液压支架工作特性曲线17-18
• 2.2 立柱概述18-20
• 2.2.1 立柱类型与结构18-19
• 2.2.2 立柱的工作原理19-20
• 2.3 液压支架立柱型式试验20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 液压支架立柱三维建模22-28
• 3.1 选择建模软件22-23
• 3.2 双伸缩立柱结构简化23-24
• 3.3 双伸缩立柱建模24-26
• 3.3.1 立柱的主要参数24
• 3.3.2 立柱各组成部分建模24-25
• 3.3.3 立柱三维装配25-26
• 3.4 含液双伸缩立柱建模26-27
• 3.5 本章小结27-28
• 第4章 双伸缩立柱静力学分析28-36
• 4.1 双伸缩立柱强度计算28-32
• 4.1.1 立柱力学计算模型28
• 4.1.2 主要参数计算28-30
• 4.1.3 立柱各段强度校核30-31
• 4.1.4 立柱强度校核计算结果31-32
• 4.2 立柱稳定性校核32-35
• 4.2.1 立柱模型简化33-34
• 4.2.2 边界条件和连续性条件34-35
• 4.2.3 临界载荷计算35
• 4.3 本章小结35-36
• 第5章 基于ANSYS的双伸缩立柱强度和稳定性分析36-55
• 5.1 ANSYS软件介绍36-39
• 5.1.1 ANSYS的主要功能36-37
• 5.1.2 ANSYS处理器与输入方式37-38
• 5.1.3 ANSYS的基本分析过程38-39
• 5.2 有限元法概述39-40
• 5.3 立柱2倍中心载荷结构强度有限元分析40-48
• 5.3.1 无缝连接和模型的导入40-41
• 5.3.2 定义材料属性和选择单元类型41-42
• 5.3.3 网格划分42-43
• 5.3.4 建立接触对43-45
• 5.3.5 设置边界条件与施加载荷45-46
• 5.3.6 求解与后处理46-48
• 5.4 立柱2倍中心载荷流固耦合有限元分析48-51
• 5.4.1 流固耦合方法48
• 5.4.2 流固耦合前处理48-49
• 5.4.3 施加载荷及后处理49-51
• 5.5 立柱结构屈曲分析51-53
• 5.5.1 结构屈曲概论51
• 5.5.2 结构屈曲基本步骤51-52
• 5.5.3 立柱特征值屈曲分析52-53
• 5.6 计算结果分析53-54
• 5.7 本章小结54-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 本文总结55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果60-61
• 致谢61-62
• 作者简介62

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本文编号：322940