板块倾角对折棱管防冲支护装置吸能特性的影响

发布时间：2019-11-10 19:09

【摘要】：鉴于煤矿支护设备抗冲击能力差、在冲击地压中易遭受破坏而失效,开发一种结构简单且吸能性能良好的防冲支护装置。对普通方管轴向压缩过程完成数值模拟后,设计折棱管防冲支护装置,并重点研究其板块倾角对其吸能效果的影响。首先,通过有限元数值模拟分析,研究不同板块倾角的防冲支护装置在冲击下的压溃全过程,分析板块倾角对装置吸能效果的影响;其次,将折棱管防冲支护装置与普通方管做吸能性能对比,综合评价折棱管防冲支护装置的优势;最后,结合室内试验,验证折棱管防冲支护装置的最佳板块倾角。结果表明,板块倾角为156°的折棱管防冲支护装置吸能性能最佳。
【图文】：

位移曲线,方管,轴向压缩

髂埽嗤⒖焖偃梦唬嘞佣釪；ふ銀褰峁共槐凰?坏，支护作用不失效。基于此，笔者将在防冲吸能支护理论基础上，设计一种结构形式简单、吸能效果好的折棱管防冲支护装置，研究其不同板块倾角对自身失效屈曲变形和吸能特性的影响，，找到装置最佳吸能角度，为冲击地压矿井的安全支护提供一种新装置。1普通方管的轴向压缩吸能过程数值模拟在吸能结构中，任意横截面都为正方形的管件结构最为普遍。常被设计为汽车的耐撞结构。为了研究折棱管防冲支护装置的良好吸能性能，以普通方管为参考对象，先对比研究方管的吸能性能。图1a中，以xoy为平面，模拟普通方管受压吸能，设方管高度的80%为加载位移。方管边长为b=180mm，厚度为t=6mm，高度为h=352mm。方管存在由于加工产生的弱区域。因此，将方管2个对称面的凸起设为诱导槽(即弱区域)，距离顶端的距离为c=35mm，高度为10mm;材料参数:屈服应力σs=730MPa，伸长率为δ=12%，泊松比ν=0.3。图1普通方管轴向压缩Fig．1Axialcompressionoftheordinarysquaretube图1b—图1d所示为方管受压后的轴向过程。首先，普通方管出现皱褶，且最先出现皱褶的位置是设置诱导槽的位置，说明诱导槽的设置致使方管发生塑性大变形，然后逐渐形成连续的皱褶;在轴向压缩结束时，已经出现2个完整的皱褶。该过程表明，方管可以作为吸收能量的结构件，其皱褶的发生是通过牺牲方管的纵向位移而实现的，整个压缩过程就是方管的吸能过程。图2a所示为普通方管在压缩过程中反力－位移曲线，图2b所示为普通方管的能量－位移曲线。图2普通方管的压缩曲线Fig．2Ordinarysquaretubecrushingcurve第1期马箫等:板块倾角对折棱管防冲支护装置吸能特性的影响·123·

位移曲线,方管,压缩曲线

离为c=35mm，高度为10mm;材料参数:屈服应力σs=730MPa，伸长率为δ=12%，泊松比ν=0.3。图1普通方管轴向压缩Fig．1Axialcompressionoftheordinarysquaretube图1b—图1d所示为方管受压后的轴向过程。首先，普通方管出现皱褶，且最先出现皱褶的位置是设置诱导槽的位置，说明诱导槽的设置致使方管发生塑性大变形，然后逐渐形成连续的皱褶;在轴向压缩结束时，已经出现2个完整的皱褶。该过程表明，方管可以作为吸收能量的结构件，其皱褶的发生是通过牺牲方管的纵向位移而实现的，整个压缩过程就是方管的吸能过程。图2a所示为普通方管在压缩过程中反力－位移曲线，图2b所示为普通方管的能量－位移曲线。图2普通方管的压缩曲线Fig．2Ordinarysquaretubecrushingcurve第1期马箫等:板块倾角对折棱管防冲支护装置吸能特性的影响·123·

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