基于有限元法的采煤机法兰隔爆面斜圆角结构强度研究

大功率采煤机电控箱整体横向较长，前法兰横向跨度大，因此易出现应力集中，并且长期的形变会导致法兰折弯处产生疲劳，从而导致断裂现象。提出一种隔爆层面折弯处倒斜圆角结构，取代旧式的隔爆面斜角结构。利用有限元法，对该两种结构建立模型并力学仿真，得到斜圆角和斜角两种结构的法兰应力分布，以及形变分布，分析得出两种结构的法兰面应力集中位置大致相同，斜圆角结构的应力较斜角小了49 MPa,降低29%。并且对法兰折弯处斜圆角结构尺寸进行了参数优化计算，得出当斜角长度为50 mm、过渡圆角半径为55 mm时，法兰的集中应力最小并且最大形变也较低，实现了法兰折弯处结构的优化。     

卸荷条件下的裂隙岩体力学特性研究

岩土工程界绝大多数领域涉及到的是岩土体的卸荷过程,研究裂隙岩体在卸荷条件下的力学特性具有非常重要的理论和现实意义。在线弹性断裂力学理论的基础上,建立了裂隙岩体概化模型,分析了裂隙岩体分别在最小主应力和最大主应力卸荷条件下的应力强度因子和变形特性。研究结果表明,裂隙岩体沿不同应力路径卸荷,其应力强度因子和表现出来的力学特性是不同的,裂隙岩体沿最小主应力卸荷只具有沿最大主应力卸荷条件的某一阶段特性。     

巷道尺寸及布置对围岩稳定性的影响分析

为了分析巷道尺寸及布置对围岩应力、塑性区及变形特征的影响,采用理论分析及数值模拟的方法分析了在不同断面尺寸及不同巷道轴线与最大水平主应力方向夹角的围岩应力及变形特征。研究表明:巷道断面尺寸及巷道轴线与最大水平主应力之间的夹角对巷道围岩的应力及变形特征有很大影响。其中跨高比的减小对巷道帮部的影响很大,使得应力集中程度及范围明显增大,应重点防护。巷道轴线与最大水平主应力之间的夹角增大会造成水平主应力在巷道两侧分布不对称,巷道顶底板的应力集中程度有所增大,且巷道变形明显。     

基于Druker-Prager准则的煤层冲击失稳模型

屈服准则对煤层冲击失稳模型的计算结果有较大影响。考虑中间主应力和支护阻力的作用，运用Druker-Prager准则对煤层平动冲击失稳模型进行推导，得到煤层应力、扰动区长度、塑性区长度的解析公式，并与基于Mohr-Coulomb准则的计算结果进行对比，分析支护阻力、原岩应力、巷道尺寸对煤层冲击失稳的影响。结果表明，此方法得到的煤层应力分布曲线符合典型的煤层应力分布特征，且其煤层冲击失稳评价结果更加可靠；加强支护和减小巷道宽高比，能够降低深部煤层发生冲击失稳的危险。     

高速旋转的轮轴过盈配合性能分析

过盈配合属于高度非线性问题,分析过盈连接设计的理论计算,并考虑高速旋转时离心力对初始过盈量的影响,得到了过盈量减小的计算公式。采用ANSYS Workbench对高速旋转轮轴过盈配合进行仿真分析,结果表明:在初始过盈配合下最大Mises应力出现在内孔边缘,但处于材料安全范围之内,配合面的最大Mises应力沿圆环路径呈振荡起伏循环状态,沿轴向路径呈U形分布。随着转速的增加,最大Mises应力先减小后又急速增加,接触压力持续减小,并在1.82 s后出现接触压力为0的情况,表明此时轮轴分离,可见离心力对过盈配合的危害。最后分析了高速旋转下轮轴的径向位移量,与理论过盈量减小量公式相吻合。     

大跨度斜拉桥索塔环向预应力布束方案及参数影响分析

为研究环向预应力的合理布置形式,分析预应力束参数对索塔锚固区受力特性的影响,本文结合实际工程背景,采用大型通用有限元软件Abaqus建立索塔三节段模型进行分析,对不同环向预应力布束形式下索塔锚固区受力特性进行了对比研究,并分析了圆角半径与竖向间距对结构受力特性的影响。结果表明,横桥向交替开口"U"形布束下的索塔节段应力储备较另外两种布束形式更大,长短边应力更为均匀,是相对合理的布束形式,圆角半径与竖向间距均对索塔锚固区第一主应力存在不同程度的非线性影响,而预应力束参数对第三主应力影响较小,相关设计中应对索塔锚固区进行计算,调整预应力束参数以得到最佳布束方案。     

尾砂充填连续开采采场顶板稳定性数值分析

针对金属矿山上向分尾砂充填连续采矿法开采条件的复杂性,通过运用弹塑性有限单元分析方法,建立平面应变数学模型,对采场顶板稳定性及采场结构参数进行分析和优化计算。结果表明,控制采场跨度或暴露面积是维系采场顶板稳定的根本措施;单层矿体开采时,随着采场跨度的加大,顶板预应力拉应力也相应增大,但伴随采高的增加,围岩内部的最大主应力、最大剪应力逐渐增大,顶板下沉量也逐渐增大,而顶板内拉应力却逐渐减小。相对1#脉脉矿体,推荐采场顶板极限暴露面积为600 m²左右,以此为基础确定的采场长、宽尺寸采场顶板稳定性最好。     

基于ABAQUS的中部槽铲板仿真分析

为了提高刮板输送机中部槽铲板可靠性,分别针对两种端部型式的铲板进行了三维建模及有限元仿真分析。为了更进一步研究铲板尺寸对其可靠性的影响,分别针对不同铲板厚度及长度进行了更为精确的有限元接触分析。通过整理和对比仿真结果,得到了铲板最大应力随铲板厚度及长度的变化规律,并得出了相应的计算公式。分析结果表明:端部内凹型铲板比端部外凸型铲板应力减小7.2%;铲板可承受的最大应力随着铲板厚度的增大而增大,并随着铲板长度的增加而减小。     

基于开口梁的直墙半圆拱U型钢支架强度研究

针对直墙半圆拱U型钢理论计算不精确问题,以U29型断面为例,基于Nastran的考虑剪切应力的开口梁Beam单元研究了直墙半圆拱型支架Mises应力分布规律,得出采用Beam单元与Bar单元以及理论计算的结果在棚腿底部和拱顶角度为90°时最大Mises应力相差较大,但在棚腿最大Mises应力处三者相差不大,仅为3%~10%。     

巷道救生舱抗冲击数值仿真

基于辅助设计软件Hypermesh与有限元计算软件LS-DYNA,对某简单钢结构救生舱体在冲击载荷作用下的动态响应进行数值模拟。舱体单元的最大位移与压力增大时间成存在极小值的负指数衰减规律,并随超压作用时间成存在极大值的指数增长规律,进行数值仿真检测时不能忽略压力载荷时间参数的影响。环向加强筋的厚度从8 mm增大到14 mm时,舱体单元最大位移减小3 mm ;轴向加强筋从8 mm增大到14 mm时,舱体单元最大位移仅减小0.9 mm,说明环向加强筋对减小救生舱表面位移、提高救生舱的抗冲击能力起主要作用。     

基于ANSYS的高压水射流破岩过程应力分布研究

建立了高压水射流破碎岩石的有限元计算模型,基于ANSYS软件对高压水射流破岩过程中岩石内部应力的分布规律以及水射流速度对内部应力的影响规律进行了研究。研究结果表明,在射流与岩石冲击接触区域产生的应力最大,然后呈椭圆状向外扩散并逐渐减小;随着水射流冲击速度的增加,岩石内部的应力值也随之急剧增加,因而水射流速度对破岩效果的影响很大,这与实际破碎过程是一致的。     

高频振动筛主要技术参数的数值模拟分析

为探讨高频振动筛主要技术参数之间的关系,对其进行数值模拟分析。通过对静力、模态、谐响应分析,依次得出如下结论：橡胶弹簧的泊松比0.47;弹性模量对各阶阵型影响较小;激振力不变,随着激振频率的增加,振幅逐渐趋于稳定,频率与最大、最小Von Mises几乎呈线性增加趋势,频率变化对脱水效率影响较小;偏心质量恒定,随着激振频率的增加,振幅逐渐减小,并趋于稳定,而最大Von Mises应力呈线性快速增加的趋势;频率恒定,激振力与振幅、最大VonMises应力呈线性增加均匀分布特点,最优工作频率为24 Hz,最优激振力为60～68 kN。该研究为高频振动筛的设计改进及动态强度试验提供了理论依据。     

EBH-120掘进机铲板有限元分析

针对EBH-120掘进机铲板的3种典型工况,以铲板设计参数为依据,采用Cosmos对铲板进行了有限元分析,得出其在不同工况下的应力和变形云图,结果表明,铲板在工作过程中应力分布不均,存在应力集中现象,最大应力集中在与机架、油缸联接的销孔座处,最大变形发生在铲板的前沿处,提出应采取增加销轴及销孔座尺寸、增加过渡圆角等措施,降低销孔座应力集中处的应力值,为该机的改进设计提供了指导,也可为类似设计提供参考。     

连续全面回采对采场稳定性的影响

针对全面采矿法,进行连续回采,对其采场稳定性进行分析。以云南某铜矿为例,采用数值模拟手段,分析采场中的应力、位移、塑性区。得出:随着开采的推进,最大主应力和最小主应力并不是出现在采场深部,而是出现在顶底柱上,出现应力集中现象,采场中最小主应力的最小值由2.53 MPa增加至5.71 MPa,增幅为125.7%,最大主应力的最小值由6.88 MPa增加至20.11 MPa,增幅达192.3%,应力过大易造成失稳破坏;各点位移均呈增大趋势,3个顶底柱上均出现位移突然增大的现象,中部顶底柱上的最大下沉量达到47.87 mm;顶底柱上表现为剪切破坏,围岩塑性区影响范围增大,表现为剪切、拉剪、拉破坏共存的状态。应适当增大顶底柱尺寸,或者减小采场尺寸,以保证采场安全。     

基于折截面法的齿条齿根应力计算方法探究

为了更准确求解齿条齿根过渡曲线及齿条的弯曲应力,构建了齿根任意一点局部应力折截面法计算数学模型。建模时考虑到齿根应力集中,并通过有限元仿真计算,分析了载荷、加载位置、模数及齿根圆角半径对折截面角的影响,确定了不同齿根圆角半径下的最佳折截面角值,解决了折截面角无法计算的问题。以三峡升船机齿条为例,将折截面法齿根应力计算结果与有限元分析结果对比分析,验证了折截面法在齿条应力计算方面的可行性。     

减重孔对曲轴强度的影响分析及优化设计

以某增压柴油机曲轴为研究对象,采用有限元法对其进行应力计算,分析减重孔的尺寸、形状等因素对曲轴过渡圆角处应力集中效应的影响程度,通过优化分析找出该曲轴的最优结构方案。最后对曲轴进行优化设计。     

高应力巷道开挖围岩损伤分析

首先运用岩石破裂过程分析RFPA分别对有、无裂纹情况下的高应力巷道开挖围岩损伤过程进行了分析,随后,对有、无裂纹情况下的高应力巷道开挖围岩损伤进行了理论分析.模拟结果再现了巷道围岩开挖卸荷后声发射变化全过程.数值模拟与理论分析表明:高应力巷道围岩卸荷破坏是个损伤逐渐累积最终演致破坏的过程;垂直方向为最大主应力情况下,损伤主要从两帮开始,然后向两帮深部扩展,扩展到一定程度后沿大主应力方向扩展;卸荷损伤过程受裂纹影响很大,裂纹改变巷道围岩损伤演化过程,对损伤演化过程起主要控制作用;提出的理论分析方法可用于巷道围岩开挖卸荷后损伤破坏情况的分析.     

轴对称零件拉深应力-应变的分析研究

由板料在拉深过程中各区域的变形状态建立起应力-应变计算的数学模型,对在圆角处的弯矩和法兰处的压边影响进行了分析,分别得出变形力的计算公式,并进行了试验,最后给出对其影响程度的结论。     

初始应力对缝槽卸压效果影响的数值分析

通过分析钻孔周围应力集中产生的"瓶颈效应",指出高压射流水力割缝技术是煤层卸压的重要手段.通过数值模拟手段重点研究垂直于缝槽平面应力和最大主应力与缝槽夹角对卸压的影响.研究得出,垂直于缝槽平面的应力越大,卸压率也越大,反之越小.最大主应力和缝槽夹角对卸压效果也有显著影响,但是其卸压等值线的最小压力梯度主要沿最大主应力方向,当夹角为60°时卸压效果最差,夹角为0°时卸压效果最好.进一步研究0°夹角的卸压情况,得出卸压率越大则卸压区域越小,应力集中区域相对更小,相对卸压区域可以忽略.     

卡链工况下刮板链传动系统的力学特性研究

首先建立了圆环链模型的空间方程,用Hertz理论计算了圆环链接触区域的最大应力及接触区域的压力分布;然后对链轮链环啮合过程的受力进行了分析,得出了链轮链环稳定啮合需要满足的条件,并计算了链轮链环啮合接触区域的最大应力。基于多体动力学仿真软件ADAMS建立了刮板链传动系统的样机模型,仿真分析了卡链工况下,平环与立环的连接合力及平环与链轮的啮合力,得出卡链工况下,圆环链间的连接合力和平环与链窝间的啮合力都会增大,且远远大于正常传输过程中的连接合力和啮合力;为了进一步分析圆环链间及链环与链轮在卡链工况下的动力特性,对刮板链传动系统进行了有限元分析,得出了卡链工况下,圆环链间速度、加速度、应力变化规律和链环与链轮间速度、加速度、应力变化规律,为刮板链传动系统的优化设计提供了关键参数。