两柱掩护式放顶煤液压支架力学性能分析

浅埋深煤层基岩比较薄、松散层较厚,工作面易出现台阶下沉等状况,矿压展现剧烈,应用于浅埋深煤层工作面的两柱掩护式放顶煤液压支架易出现工作阻力不足,对顶板的支护效果不好,从而造成生产安全问题。针对以上问题,采用空间力学分析及结构有限元分析,对适用于浅埋深煤层的ZFY12000/25/42D型两柱掩护式放顶煤液压支架在顶梁受偏心载荷且底座两端受载、顶梁受扭转载荷且底座两端受载、顶梁受偏心载荷且底座受扭转载荷3种最危险工况下的受力状态进行了分析。分析结果表明:在不同工况下,支架各结构件的应力大小均会有所不同,分布状况也不尽相同,从支架整体应力分布来看,受顶板、立柱和底板的相互作用,顶梁和底座将承受较大的应力,而前后连杆、掩护梁作为连接过渡部件,所承受的应力明显较小;顶梁受扭转载荷且底座两端受载工况下支架承受应力最大,为712.69MPa;支架位移变形趋势基本相同,均是从顶梁到底座变形量逐渐减小,整体变形状况良好。在保证结构可靠性的前提下,在应力集中部位选用高强度板材或者提高材料厚度,可改善支架应力分布状况,增强支架控顶能力,从而确保支架工作的可靠性和稳定性。     

液压支架结构的优化设计与结果

为降低压力对液压支架造成的冲击,提升液压支架的承受力,根据液压支架围岩耦合方式,在ANSYS Workbench中构建液压支架耦合模型,对受力较高的顶板通过多次迭代计算,对比其概率分布图和敏感度图像,从而得到最优结果。结果表明,优化后的最大应力值为194.37 MPa,最大应力下降28.8%;在变形正方向和负方向上,变形量分别下降11.26%和37.05%。     

大采高垛式液压支架设计

针对榆林矿区某矿大采高综采工作面回风巷采用超前支架、单体支柱或木垛进行超前支护存在支护效果差、支护速度慢、支护成本高、工人劳动强度大等问题,设计了一种大采高垛式液压支架。对该支架在顶梁偏载与底座扭转、顶梁扭转与底座集中载荷、顶梁集中载荷与底座偏载3种工况下进行有限元分析,通过分析应力云图和变形云图发现该支架整体受力均匀,无明显应力集中现象,且支架未出现较大变形;对该支架进行现场测试,结果表明,该支架支护作用下的巷道围岩变形量小,有效保证了工作面巷道的安全。     

矿用液压支架综合工况评价模型研究

针对现有液压支架监测系统未实现液压支架综合工况全面监测和评价的问题,建立了液压支架综合工况评价模型。通过安装于支架顶梁、前连杆、底座上的姿态传感器得到顶梁与水平面夹角、前连杆与水平面夹角、底座与水平面夹角,结合评价模型计算采高、立柱总长度、平衡油缸总长度,综合分析液压支架姿态和受力状态,实现对支架支护工况的综合评价。     

矿用液压支架的轻量化设计及强度试验

在分析液压支架在煤矿安全生产中的重要作用及国内现状的基础上,本文首先利用Solidworks软件建立液压支架的三维实体模型,并采用Abaqus软件计算整个支架的静态强度和应力;然后对各种工况条件下的受力状况进行仿真,确定最大的受力部位;最后针对应力的分布特点,判断其在轻量化条件下可优化的区域。     

挖掘机工作装置的静强度仿真分析

针对反铲液压挖掘机工作装置在强度设计时,边界条件设定困难,且计算工况选择过于简单的问题,为了准确地找到工作装置的危险截面,采用Workbench软件建立了工作装置的有限元模型,对不同位移边界条件进行了理论分析和仿真对比,并通过应力试验进行验证,最后针对多种工况对工作装置进行有限元分析.结果表明简支梁位移边界条件更符合实际情况,且复合工况下斗杆的受力更大.仿真结果与实验数据比较吻合,找到了工作装置较精确的危险截面,可以为同类工程机械的强度分析提供一定的参考.     

液压支架底座强度有限元分析

应用MSC Nastran 软件,对煤矿用液压支架结构,应用有限元分析的理论,进行静强度分析,并得出计算结果. 通过分析,了解液压支架应力分布情况及薄弱环节,对改进支架底座的结构设计提供参考依据.     

关于液压支架的应力分析

随着煤炭科学技术的不断发展,开采工艺以及装备水平的不断提高,液压支架作为综采工作面的关键设备,对煤矿的安全生产有很大影响。在液压支架原有分析模块中,对其建立液压支架立柱的有限元模型。通过对液压支架主要部件的应力模拟情况进行分析,从而对其中的两种有限元分析方法进行比较。     

基于结构拓扑优化方法的发动机支架轻量化设计

为实现某发动机支架轻量化设计,在支架总成整体结构有限元分析的基础上,运用等效刚度原则建立支架局部有限元模型,得到不同工况下的支架位移分布结果.基于TOSCA软件,通过提取结构分析结果对支架结构拓扑优化模型进行敏度分析并形成优化模型列式.优化求解后,在每轮循环迭代中将新的单元密度值重新赋予结构模型,直至满足预先给定的收敛判定条件;设置过滤半径和各类制造加工约束,消除结构拓扑优化中的数值不稳定性问题,改善优化结果的可加工性.对优化前后的计算结果进行对比分析.     

液压支架有限元分析

建立了液压支架推移框架的有限元模型,给出其在三种工作状态下的应力与位移分布图,为进一步改善其结构、增加其使用寿命提供了一定的理论依据。     

船闸人字门背拉杆预应力优化设计

为有效提高船闸闸门的扭转刚度、减小闸门的扭转变形,对某大型船闸人字门背拉杆预应力进行优化.介绍船闸人字门线性规划函数形式的优化设计方法,计算在自重和单项载荷作用下背拉杆的应力和位移;综合考虑人字门门体的扭转和下垂变形的影响,建立改进线性规划的预应力优化设计模型,获得的若干预应力优化值可供现场调试参考.     

基于MSC Fatigue的副车架灵敏度分析

结合某新型商务车副车架的开发要求,利用非线性软件对其常用工况进行强度分析.根据各工况的应力分布情况,找出应力集中的位置并分析其产生的原因,通过优化软件对5个应力较大工况进行灵敏度优化设计,根据优化后的尺寸再次进行强度分析.分析结果显示,副车架在满足应力要求下,总质量减小15.72%.同时利用MSC Fatigue软件进行全寿命分析,并与试验对比,优化后的副车架满足性能要求.     

模糊PID在冷轧机厚度控制系统上的应用

为解决现有轧机液压AGC系统响应慢、精度不高和工作效率低的问题,将现有液压PID控制系统改进成模糊PID自整定控制系统。首先在分析轧制过程中的变形确定轧制阻力,以及控制环节的传递关系的基础上,建立了工作装置和液压控制系统联合仿真模型,并且在轧机厚度控制系统的数学模型基础上进行了参数优化,利用AMESim和Mat]lab/Simulink联合仿真得出了轧件入出口板厚曲线,并对液压缸PID控制系统和模糊PID自整定控制系统进行对比分析。经研究表明:普通PID控制系统无法对出口板厚进行有效实时调整,而模糊PID自整定控制系统除对板厚能实时调整外,其控制精度大大提高,最大板厚误差仅为0.1 mm,改进后的系统响应快,响应时间为0.4 s。     

气液联合驱动式冲击器换向系统参数研究

为了研究换向系统结构参数对液压冲击器工作性能的影响,根据气液联合驱动式液压冲击器,采用高速开关电磁阀作为先导阀和二通插装阀作为主阀的配流换向组合,替代了传统液压换向阀配流换向系统,构建了配流换向系统数学模型,在多领域建模仿真软件AMESim平台下,构建液压冲击器的整体仿真模型,获得了不同主阀芯质量、弹簧刚度下的活塞的速度和位移曲线.结果表明:主阀芯质量越轻,弹簧刚度越大,冲击活塞到达最大冲击速度和最大位移所需的时间越短,冲击效率越高.仿真结果对提升冲击器的品质有一定的指导.     

某SUV车架多目标拓扑优化设计

为得到同时满足刚度和动态要求的SUV车架,基于SIMP材料插值方法,分别以刚度最大和低阶模态固有频率最大作为优化目标建立拓扑优化模型,利用折中规划法建立多工况下刚度和低阶固有频率多目标优化模型,通过拓扑优化迭代得到新的SUV车架;对新车架进行仿真分析,得到其位移和应力分布及前4阶固有频率.其静态特性满足材料要求且有很大提高,第1阶固有频率提高到30.3 Hz,新车架质量减轻到193.3 kg.计算结果表明该方法能够很好地解决多目标下的结构优化问题。     

校车车身结构的有限元分析

建立某型校车的有限元模型,计算在不同工况下其车身骨架的静态强度.计算结果表明:在弯曲和扭转工况下,该校车最大应力分别为154.8和171.4 MPa,均小于Q235屈服应力235 MPa;最大变形分别为4.925和12.92 mm,满足《客车定型试验规程(GB/T 13043—2006)》中所规定的弯曲和扭转工况下10及12 mm的限额;车身结构整体应力大多集中在30 MPa左右,有较大的安全裕度.分析结果可为该校车车身骨架结构优化提供参考.     

热风炉热风竖管底板结构强度有限元分析

为设计更薄的热风炉热风竖管底板,解决试验结果和经验公式计算结果无法反映其实际受力情况的问题,用ANSYS分析某底板的结构强度.根据该底板的结构几何模型建立有限元模型,采用SOLID 185单元划分网格.分析中不考虑固定支座处的滑动;设定砖载荷、上部竖管自重载荷、内压载荷、温度载荷等边界条件.对底板、底板下部筋板、筒体和筒体外围筋板的应力与位移分布的分析表明:底板及其筋板与竖管筒体连接处易出现应力集中现象;在热膨胀和内压的作用下,最大位移出现在底板下部筋板与筒体交界处、筒体自由边界处和筒体外围筋板的上部.计算结果表明该底板能满足结构强度要求.     

轨道扣件弹性垫板结构优化设计

采用OptiStruct对某型铁路扣件轨下垫板进行拓扑优化和自由形状优化,实现垫板结构轻量化设计.根据优化空间最大化原则,对垂向载荷工况进行拓扑优化、对极限载荷工况进行自由形状优化.使用Abaqus极限载荷扣件系统仿真模型对优化后垫板结构性能进行验证评价.结果表明:优化后的垫板性能基本不变,质量减少约10%,刚度满足设计要求.优化结果可为垫板轻量化设计提供参考.     

LNG船液舱围护系统安装平台简化分析模型与优化

为实现LNG船液舱围护系统安装平台的最优化设计,分别用MSCPatran和MSC Nastran建立三维模型、进行静力分析;根据力学等效原理将三维模型简化为二维模型,进行变形和支座反力分析计算,依据三维模型的计算结果对二维模型进行修正,使简化的二维模型在不同工况下的变形和支座反力与三维模型的基本一致;最后进行二维模型的灵敏度分析,挑选出对结构质量影响较大的截面尺寸作为设计变量,以节点位移作为约束条件,以结构质量最小化为目标函数,对二雏模型进行结构优化,使结构质量最小．结果表明该方法使安装平台在满足位移约束要求的前提下极大地减轻结构质量,达到优化目的．