钢丝绳参数化建模及力学特性分析

发布时间：2017-12-07 11:16

  本文关键词：钢丝绳参数化建模及力学特性分析

  更多相关文章： 异型股钢丝绳 螺旋结构 随体曲面坐标系 参数化模型 柔索仿真

【摘要】：本文针对钢丝绳的关键性问题,从以下三个方面进行了细致研究:典型钢丝绳几何结构的通用参数化建模方法、典型工况下整绳的柔索仿真、力学特性与失效的有限元分析。首先,本文提出了一种新的基于曲面坐标系的钢丝绳结构的几何分析方法,并依此给出了高效准确的钢丝绳通用参数化建模方法以及与钢丝绳力学性能相关的丝/股的曲率、挠率、平移不变性和不均匀分布等几何参数与特性的分析方法。作为示例,应用此方法在CATIA中建立了直线路径、圆形路径以及任意曲线路径下的、不同捻向的、西鲁式与瓦林吞式的圆股钢丝绳以及异型股钢丝绳的参数化几何模型。并且阐述了该方法在几何参数与特性分析计算方面较之常规方法的灵活简捷性。除此之外,该方法还被用于钢丝运动学的各变形参数之间的关系式以及与之相关的钢丝绳的刚度公式的推导。考虑到简化的柔索仿真模型可以模拟系统或结构中的钢丝绳整体的力学行为却不适合研究与真实结构紧密相关的局部力学特性,如接触、塑性变形、损伤演化及失效等力学现象,有限元方法可以胜任但仿真时间成本巨大,故提出了整绳柔索仿真+关键位置有限元仿真策略以高效准确地实现钢丝绳设计。根据钢丝绳的受力特点与失效形式,本文将常用钢丝绳分为五类:拉索用钢丝绳,索道用钢丝绳、大跨度钢丝绳、钢丝绳网以及牵引提升用钢丝绳,并分别建立了相应的整绳柔索仿真模型,用于分析其整体承载特性。其中最后一种是基于MACRO与ADAMS/Cable相结合的方式建立的,这样可以提高建模及仿真效率。之后,根据关键位置绳段的典型承载情况在ABAQUS中建立了三类钢丝绳绳段的有限元仿真模型:拉伸载荷、纯弯曲载荷、剪切载荷,并对钢丝绳的两类破坏失效形式进行了有限元分析。本文提出的基于曲面随体坐标系的钢丝绳几何特性分析方法、建模与优化策略及自动化分析平台可为更深入高效的设计与研究钢丝绳提供帮助。后续研究可望将本文提出的方法与各参数化模型利用C++等语言及相关软件的脚本语言,如Python等进行更为灵活全面的集成,建立典型钢丝绳的设计平台。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG356.45

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱云龙,刘元新,薛劲松,刘礼华,史迎;钢丝绳结构及工艺集成设计系统[J];计算机集成制造系统-CIMS;2000年01期

2 缑庆林;国内外编织防扭钢丝绳的研究开发概述[J];金属制品;2002年02期

3 安俊和;钢丝绳的防腐与润滑[J];山西机械;2003年S1期

4 缑庆林,支宇X;我国粗直径钢丝绳的生产研发现状及建议[J];金属制品;2004年02期

5 孟晓平,王作文,成祥红;钢丝绳切断器的设计[J];煤矿机电;2005年04期

6 张成宇;梁益龙;胡正中;;多层股钢丝绳质量问题及生产工艺初探[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2006年01期

7 缑庆林;秦航;许恩荣;钱斌旗;;8股钢丝绳的研发及应用[J];金属制品;2006年01期

8 温龙;缑庆林;;新结构钢丝绳特点及其研究开发现状[J];金属制品;2006年03期

9 周贻康;;提升机钢丝绳缠紧的探讨[J];矿山机械;2007年09期

10 张昌顺;李瑛;;矿山立井临时钢丝绳罐道存在的安全问题分析[J];建井技术;2008年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王涛;;钢丝绳的机械损伤分析及其防治措施[A];赣闽皖苏湘五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2004年

2 秦万信;;钢丝绳行业技术进步与面临问题探讨[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年

3 杨红英;王玲君;;我国钢丝绳标准发展概况和方向[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年

4 傅泉臻;李小艳;;由钢丝绳使用寿命谈我国钢丝绳产品的深加工[A];第十四届中国科协年会第8分会场：钢材深加工研讨会论文集[C];2012年

5 杨叔子;康宜华;;钢丝绳无损检测原理与仪器[A];中国的经济建设与21世纪的物料搬运技术——中国机械工程学会物料搬运分会第五届学术年会论文集[C];1996年

6 田翠华;崔丽丽;;有关钢丝绳的几点常识[A];河北省2010年炼钢—连铸—轧钢生产技术与学术交流会论文集（下）[C];2010年

7 秦万信;麻永龙;纪林;;对国内发展高端市场粗直径与超长(重)钢丝绳相关问题的思考[A];全国金属制品信息网第23届年会暨2013金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2013年

8 董东;缑庆林;赵泉龙;潘忆江;黄磊;;吊钢水包用压实股钢—纤维复合芯钢丝绳的研制[A];全国金属制品信息网第23届年会暨2013金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2013年

9 缑庆林;;对含有(1+6)组元结构钢丝绳属性的认识与分析[A];全国金属制品信息网第22届年会论文集[C];2010年

10 郝鸿雁;李子和;;金属芯钢丝绳的生产[A];全国线材深加工技术研讨会会议文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 缑庆林;钢丝绳工业应对金融危机策略[N];世界金属导报;2009年

2 刘伊婷;钢丝绳实物质量合格率95.8%[N];中国质量报;2008年

3 秦万信;国内外钢丝绳行业技术进步及差距比较[N];世界金属导报;2012年

4 本报记者 欧阳维民 刘艳;占据国际钢丝绳产业制高点[N];中国质量报;2014年

5 李呈叶;国内最大直径钢丝绳在鞍钢下线[N];中国工业报;2007年

6 刘红芳 张春雷 戴崤峰;阻旋转钢丝绳生产工艺特点[N];世界金属导报;2011年

7 张德英;垂直救护用钢丝绳的选择[N];世界金属导报;2011年

8 缑庆林;国内外旋挖钻机用钢丝绳结构的选用[N];世界金属导报;2012年

9 本报记者 蔡立军;让高端超长(重)钢丝绳质量更安全[N];中国冶金报;2014年

10 缑庆林;钢丝绳常规锻打与高级锻打的异同[N];世界金属导报;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高阳;月壤钻取采样装置加载机构设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 陈晨;加工过程对2600MPa级的胶管钢丝绳显微组织和力学性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 马水国;电梯钢丝绳制备工艺及疲劳性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 李晓光;超深矿井提升钢丝绳特性及接触行为研究[D];重庆大学;2016年

5 史聪聪;钢丝绳有限元等效模型及应用[D];大连理工大学;2016年

6 王晓宇;钢丝绳参数化建模及力学特性分析[D];吉林大学;2017年

7 张成宇;多层股钢丝绳早期失效原因及生产工艺研究[D];贵州大学;2006年

8 王博;穿过式线圈磁化的在线钢丝绳检测系统及应用[D];华中科技大学;2012年

9 刘玉辉;钢丝绳内在特性和力学性能的研究[D];太原理工大学;2014年

10 熊伟红;桥式起重机用钢丝绳疲劳寿命预测[D];武汉科技大学;2014年

，

本文编号：1262205