液壓支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞壽命分析.pdf

1、液壓支架是煤礦機(jī)械化開采的主要設(shè)備之一，在井下工作過程中承受多種復(fù)雜載荷的作用，是保證作業(yè)空間和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。由于液壓支架結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，運(yùn)用經(jīng)典力學(xué)的方法對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和疲勞壽命的精確分析往往比較困難，因此需采用新的方法以滿足現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。
　　本文首先基于液壓支架的結(jié)構(gòu)分析，利用Solidworks三維建模軟件和AnsysWorkbench建立了ZF5000/16/28的有限元模型，根據(jù)支架的受力狀況分14種工況

2、采用線彈性有限元分析方法進(jìn)行了整架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，在極端工況下出現(xiàn)了最大等效應(yīng)力值超過材料強(qiáng)度極限的情況，支架不能滿足強(qiáng)度要求。接著，對該液壓支架進(jìn)行了無預(yù)應(yīng)力和有預(yù)應(yīng)力兩種情況下的模態(tài)分析，得到的頻率和振型表明不會(huì)發(fā)生共振。
　　基于結(jié)構(gòu)非線性分析理論，在極端工況下對液壓支架整架進(jìn)行了材料非線性分析，得到的最大等效應(yīng)力值相比線彈性分析有了很大的降低，低于了材料的強(qiáng)度極限，支架強(qiáng)度滿足要求;但支架整體的應(yīng)力分布情況基本相同，表明支

3、架的塑性變形只是區(qū)域性、局部性的存在。根據(jù)以上結(jié)論提出了在一定條件下線彈性分析結(jié)果可用性的理論。同時(shí)，對液壓支架的關(guān)鍵部件柱窩和銷軸進(jìn)行了接觸非線性分析，得到了相應(yīng)的應(yīng)力分布和破壞形式。
　　采用電測法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，表明了支架有限元模型的正確性。
　　基于應(yīng)力分析的結(jié)果，采用疲勞分析方法，利用Ansys Workbench的Fatigue模塊對液壓支架在耐久性試驗(yàn)和隨機(jī)載荷下進(jìn)行了疲勞壽命分析，得到了相應(yīng)的壽命值。