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液压支架虚拟压架试验的有限元分析

发布于:2018-02-27 17:48
有限元分析

       近年来,通过计算机对液压支架进行虚拟压架试验逐步受到重视。本研究以某型号液压支架为研究对象。研究底座受到扭转情况下的整机应力特性分布,通过Ansys Workbench对液压支架整机进行有限元分析,代替真实压架试验,为液压支架的设计提供参考。
       进行强度试验时,支架被放置在内加载试验台上,试验台活动梁调整到支架试验高度。按照规定,在进行底座扭转试验时,支架试验高度为支架最大高度减去支架总行程的1/3。试验支架的最低高度和最高高度分别为1500 mm和3000 mm,因此底座偏载时的试验高度为2500 mm。支架2个立柱上的载荷由零逐渐增加到1.2倍的工作阻力,并且保压5 min。在真实的工作环境下,支架不仅要承受立柱的支撑载荷,还要承受来自工作而围岩的压力载荷,一般在液压支架的不同位置上放置垫块来模拟工作时受到的载荷。试验前,分别测量顶梁上平面原始挠曲度和底座侧而下边缘的原始挠曲度,同时测量顶梁中心线相对底座中心线在水平方向上的偏移量。
       试验结束后,检查主体结构件的母材或焊缝是否有开裂现象;测量顶梁和底座相对残余变形量,确保其变形量不大于0.4%;测量顶梁中心线相对底座中心线偏移角度变化量,确保其值不大于30;对有损坏和影响使用的其他部件的变形进行检查。
       液压支架结构复杂,虽然Ansys Workbench的建模能力相对其经典界而有了很大改进,但还是不够完善,考虑到有限元App和CADApp之间具有良好的接口,决定在Pro/E中建立液压支架的三维模型。建模工作主要包括各部件的建模和整架装配,所有模型严格依照图纸进行绘制。如果完全按液压支架的实际模型进行建立,可能会对后续的有限元分析造成困难,且会浪费较多计算时间,所以在建模过程中只建立了顶梁、掩护梁、前后连杆、底座等部件,同时对结构影响不大的小孔、凸台、圆角等进行了抑制。在完成模型的干涉检查后,通过Ansys Workbench与Pro/E的集成,将Pro/E模型导入到Ansys Workbench中,从而实现三维模型在2种App间的转换,避免了模型数据的丢失。
       Ansys Workbench模糊了有限元单元的选择,对于实体模型,App默认采用10节点的四而体单元(SOLID 187)和20节点的六而体单元(SOLID186),液压支架模型比较复杂,故采用自动划分网格的方式进行网格划分,设定单元尺寸为50 mm,在销轴接触的表而设定而单元尺寸为20 mm,划分完成后整个模型共有359758节点,195708单元。


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