本文關(guān)鍵詞：復(fù)合板材液壓支架頂梁的優(yōu)化設(shè)計與分析

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【摘要】：液壓支架作為長壁綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備,始終是煤炭工作者重點關(guān)注和不斷研究的內(nèi)容。我國科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),對于液壓支架的研究也更加深入,在傳統(tǒng)研究方法的基礎(chǔ)上,高效的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及先進(jìn)優(yōu)化方法逐漸被應(yīng)用于液壓支架的試驗研究上。首先,初步確定液壓支架頂梁的基本結(jié)構(gòu)尺寸,通過三維實體建模軟件Pro/E建立液壓支架頂梁的三維模型,利用Pro/E與ANSYS之間的數(shù)據(jù)接口,完成模型轉(zhuǎn)換。其次,運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件獲得單一材料液壓支架頂梁受扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力與應(yīng)變云圖確定危險斷面。最后,在頂梁危險斷面處拼焊另一種材料的板材形成復(fù)合材料液壓支架頂梁,利用APDL命令流改變頂梁截面尺寸配比,得到頂梁截面上應(yīng)力和應(yīng)變的變化相關(guān)分析數(shù)據(jù),通過實驗數(shù)據(jù)對比,獲得頂梁在危險斷面處具有不同材質(zhì)板材組合結(jié)構(gòu)形式及其最佳尺寸配比,實現(xiàn)復(fù)合板材液壓支架頂梁的優(yōu)化設(shè)計。通過實驗數(shù)據(jù)分析,繪制二位坐標(biāo)圖、散點圖,擬合曲線推導(dǎo)焊板尺寸與應(yīng)力大小的關(guān)系。優(yōu)化的復(fù)合板材液壓支架頂梁,重量減輕,成本降低,性價比更高。液壓支架成本的降低可為企業(yè)節(jié)省資金,同時為企業(yè)帶來效益和影響力。其分析結(jié)果與設(shè)計方法也為今后液壓支架的優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：液壓支架頂梁 復(fù)合板材 APDL 優(yōu)化設(shè)計 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD355.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章緒論10-21
• 1.1 液壓支架研究背景10-13
• 1.1.1 國外液壓支架的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 國內(nèi)液壓支架的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.2 復(fù)合材料的簡介13-17
• 1.2.1 復(fù)合材料的定義13
• 1.2.2 復(fù)合材料的分類13-15
• 1.2.3 復(fù)合材料在國內(nèi)外的發(fā)展15-17
• 1.3 本課題研究內(nèi)容和意義17-20
• 1.3.1 本課題的主要研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 本課題的研究方法與技術(shù)路線18-19
• 1.3.3 本課題的研究意義19-20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第2章液壓支架梁體受力與結(jié)構(gòu)分析21-34
• 2.1 液壓支架工況分析21-25
• 2.1.1 支架承受對稱集中載荷21-22
• 2.1.2 支架承受非對稱集中載荷22-24
• 2.1.3 液壓支架的工作條件24-25
• 2.2 頂梁的基本結(jié)構(gòu)與截面形狀25-29
• 2.2.1 頂梁的基本結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2.2 頂梁的尺寸計算26-27
• 2.2.3 頂梁橫截面的基本形狀27-29
• 2.3 液壓支架頂梁的受力分析與計算29-33
• 2.3.1 樣機(jī)試驗29-31
• 2.3.2 液壓支架頂梁力學(xué)分析31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章液壓支架頂梁的三維參數(shù)化設(shè)計34-42
• 3.1 三維建模軟件的比較選擇34-35
• 3.2 頂梁的三維建模35-37
• 3.3 有限元分析軟件ANSYS的介紹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 有限元分析模型的導(dǎo)入39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章液壓支架頂梁的有限元強(qiáng)度分析42-51
• 4.1 有限元方法介紹42
• 4.2 頂梁有限元分析前處理42-46
• 4.2.1 定義頂梁單元類型42-44
• 4.2.2 定義頂梁材料屬性44-45
• 4.2.3 頂梁網(wǎng)格劃分45-46
• 4.3 頂梁有限元分析求解46-47
• 4.3.1 施加頂梁邊界約束46-47
• 4.3.2 確定頂梁載荷及求解47
• 4.4 頂梁有限元后處理47-50
• 4.4.1 頂梁后處理結(jié)果47-49
• 4.4.2 頂梁結(jié)果分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章復(fù)合板材液壓支架頂梁的優(yōu)化設(shè)計51-70
• 5.1 頂梁優(yōu)化設(shè)計方法51-55
• 5.1.1 支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法52-54
• 5.1.2 加肋約束的優(yōu)化形式和方法54-55
• 5.2 液壓支架頂梁的優(yōu)化55-57
• 5.2.1 頂梁優(yōu)化設(shè)計分析55-56
• 5.2.2 復(fù)合板材頂梁優(yōu)化結(jié)構(gòu)56-57
• 5.3 基于ASNSY的復(fù)合板材頂梁優(yōu)化57-62
• 5.3.1 復(fù)合板材液壓支架頂梁有限元模型的建立58-59
• 5.3.2 焊接板材與頂梁的接觸方式59
• 5.3.3 復(fù)合板材液壓支架頂梁的網(wǎng)格劃分及求解59-60
• 5.3.4 復(fù)合板材液壓支架頂梁的后處理60-62
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果分析62-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 作者簡介75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果75-76

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本文編號：778053