复合板材液压支架顶梁的优化设计与分析

发布时间：2017-09-02 10:34

  本文关键词：复合板材液压支架顶梁的优化设计与分析

  更多相关文章： 液压支架顶梁 复合板材 APDL 优化设计 有限元分析

【摘要】：液压支架作为长壁综采工作面的关键设备,始终是煤炭工作者重点关注和不断研究的内容。我国科学技术突飞猛进,对于液压支架的研究也更加深入,在传统研究方法的基础上,高效的计算机应用技术以及先进优化方法逐渐被应用于液压支架的试验研究上。首先,初步确定液压支架顶梁的基本结构尺寸,通过三维实体建模软件Pro/E建立液压支架顶梁的三维模型,利用Pro/E与ANSYS之间的数据接口,完成模型转换。其次,运用ANSYS有限元分析软件获得单一材料液压支架顶梁受扭转时的应力与应变云图确定危险断面。最后,在顶梁危险断面处拼焊另一种材料的板材形成复合材料液压支架顶梁,利用APDL命令流改变顶梁截面尺寸配比,得到顶梁截面上应力和应变的变化相关分析数据,通过实验数据对比,获得顶梁在危险断面处具有不同材质板材组合结构形式及其最佳尺寸配比,实现复合板材液压支架顶梁的优化设计。通过实验数据分析,绘制二位坐标图、散点图,拟合曲线推导焊板尺寸与应力大小的关系。优化的复合板材液压支架顶梁,重量减轻,成本降低,性价比更高。液压支架成本的降低可为企业节省资金,同时为企业带来效益和影响力。其分析结果与设计方法也为今后液压支架的优化设计提供技术支持。
【关键词】：液压支架顶梁 复合板材 APDL 优化设计 有限元分析
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD355.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章绪论10-21
• 1.1 液压支架研究背景10-13
• 1.1.1 国外液压支架的研究与应用现状10-11
• 1.1.2 国内液压支架的研究与应用现状11-13
• 1.2 复合材料的简介13-17
• 1.2.1 复合材料的定义13
• 1.2.2 复合材料的分类13-15
• 1.2.3 复合材料在国内外的发展15-17
• 1.3 本课题研究内容和意义17-20
• 1.3.1 本课题的主要研究内容17-18
• 1.3.2 本课题的研究方法与技术路线18-19
• 1.3.3 本课题的研究意义19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章液压支架梁体受力与结构分析21-34
• 2.1 液压支架工况分析21-25
• 2.1.1 支架承受对称集中载荷21-22
• 2.1.2 支架承受非对称集中载荷22-24
• 2.1.3 液压支架的工作条件24-25
• 2.2 顶梁的基本结构与截面形状25-29
• 2.2.1 顶梁的基本结构25-26
• 2.2.2 顶梁的尺寸计算26-27
• 2.2.3 顶梁横截面的基本形状27-29
• 2.3 液压支架顶梁的受力分析与计算29-33
• 2.3.1 样机试验29-31
• 2.3.2 液压支架顶梁力学分析31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章液压支架顶梁的三维参数化设计34-42
• 3.1 三维建模软件的比较选择34-35
• 3.2 顶梁的三维建模35-37
• 3.3 有限元分析软件ANSYS的介绍37-38
• 3.4 ANSYS分析模型的建立38-41
• 3.4.1 有限元模型的建模方法38-39
• 3.4.2 有限元分析模型的导入39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章液压支架顶梁的有限元强度分析42-51
• 4.1 有限元方法介绍42
• 4.2 顶梁有限元分析前处理42-46
• 4.2.1 定义顶梁单元类型42-44
• 4.2.2 定义顶梁材料属性44-45
• 4.2.3 顶梁网格划分45-46
• 4.3 顶梁有限元分析求解46-47
• 4.3.1 施加顶梁边界约束46-47
• 4.3.2 确定顶梁载荷及求解47
• 4.4 顶梁有限元后处理47-50
• 4.4.1 顶梁后处理结果47-49
• 4.4.2 顶梁结果分析49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章复合板材液压支架顶梁的优化设计51-70
• 5.1 顶梁优化设计方法51-55
• 5.1.1 支架结构优化设计方法52-54
• 5.1.2 加肋约束的优化形式和方法54-55
• 5.2 液压支架顶梁的优化55-57
• 5.2.1 顶梁优化设计分析55-56
• 5.2.2 复合板材顶梁优化结构56-57
• 5.3 基于ASNSY的复合板材顶梁优化57-62
• 5.3.1 复合板材液压支架顶梁有限元模型的建立58-59
• 5.3.2 焊接板材与顶梁的接触方式59
• 5.3.3 复合板材液压支架顶梁的网格划分及求解59-60
• 5.3.4 复合板材液压支架顶梁的后处理60-62
• 5.4 优化结果分析62-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 作者简介75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果75-76

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4 赵健;周世峰;左社强;钟兵;;竹/玻璃钢复合板材抗静荷载试验研究[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2013年

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8 蔺焘;郭文静;高黎;王正;;两种形态棉秆与塑料复合材料制备工艺及性能研究[A];第九届中国林业青年学术年会论文摘要集[C];2010年

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本文编号：778053