调绳装置主板的结构优化设计

利用Solid Works软件对调绳装置的主板进行三维建模,并利用ANSYS Workbench软件,对其结构进行了有限元静力学分析;以主板的关键尺寸为设计参数,并以主板的质量、最大变形量和最大等效应力为目标参数进行结构优化设计,在满足工况要求的基础上得到最佳尺寸,为主板的设计提供了依据。     

基于ANSYS Workbench的刮板输送机中部槽优化设计

根据某煤矿的实际综采方案,对SGZ630/400型刮板输送机中部槽的关键设计尺寸进行了分析。在中部槽结构静力学分析的基础上,利用ANSYS Workbench软件,以翼板长度、底部断面高度为设计参数,以最大变形量、最大等效应力、体积、质量为目标参数,对中部槽进行了仿真优化分析。优化后的中部槽结构更加合理,且满足原工况要求。     

ZY10800-27-55D型液压支架联接头优化设计

针对液压支架联接头经常出现损坏、且损坏位置大体相同等问题,从联接头材料、结构入手,应用Inventor建立了联接头三维模型,运用ANSYS Workbench工作环境,以联接头的结构尺寸为输入参数、最大应力、质量为输出参数,通过优化联接头的结构尺寸来减小其工作时所受的最大应力。经过优化计算,得到联接头主要参数的优化值,优化后联接头所受的应力明显减小,得到了目标参数对于设计变量参数的敏感性,为设计联接头提供参考。     

矿用连续输送设备机架静动态性能研究

以结构尺寸为设计参数,利用APDL语言实现了带式输送机机架的参数化几何建模。计算出了针对机架的等效静态载荷,并对机架的静力位移与应力分布进行了有限元分析。以建模参数为设计变量,采用随机搜索算法对机架结构进行优化设计,有效增大了机架前3阶模态频率,使其抗振性和频率储备明显提高;同时将机架最大位移和体积分别减小了92.69%和15.74%,提高了机架结构刚度、实现了机架轻量化设计,有利于带式输送机的高速化发展。     

基于ANSYS Workbench装车溜槽的结构优化设计

装车溜槽是煤炭装车系统的关键部件,利用ANSYS Workbench软件,对装车溜槽的结构进行有限元分析,在此基础上,以溜槽壁厚和L形钢板高度为设计参数,以溜槽的体积、质量、最大变形量和等效应力为目标参数进行结构优化设计,最终得到最佳的溜槽壁厚。     

作业车吊臂结构分析与优化设计

伸缩臂架是作业车工作装置的主要构件,其直接影响作业车的工作性能。以吊臂质量最小为优化目标,以强度、刚度等为约束条件建立了优化的数学模型,在有限元软件ANSYS Workbench中建立作业车吊臂结构参数化模型,对各设计参数进行了响应曲面和敏感度分析,结合多目标遗传算法对吊臂截面参数进行了多目标的优化设计,得到了最优的截面形式。结果表明优化后臂架的最大应力、最大变形量和质量都有所减小,实现了在提高臂架综合性能的基础上减小自重的目的,为作业车臂架结构的设计与优化提供了思路与参考。     

基于Workbench的采煤机镐形截齿结构优化设计

为了得到更加合理的镐形截齿结构,以MG600采煤机的镐形截齿为研究对象,对单个截齿进行受力分析,在Workbench中建立了截齿的有限元模型。在静力有限元分析的基础上,把镐形截齿齿尖的圆锥半角和圆孔半径作为设计参数,以质量、最大等效应力和最大变形量作为目标参数,对截齿结构进行了优化,得到了更加合理的镐形截齿结构。研究结果为截齿的结构设计与优化提供了理论依据。     

柔顺关节并联机器人优化设计

柔顺关节代替3-RRR平面并联机器人中驱动杆和连杆之间的传统转动副,形成新型的柔顺关节并联机器人。以并联机器人中柔顺关节结构参数为设计参数,以固有频率、最大应力等为约束条件,分别以机器人总变形能最大、机器人驱动力矩最小、机器人总变形能和驱动力矩绝对值倒数加权组合最小为目标进行优化设计,对优化设计前后的机器人性能进行分析对比,为柔顺关节并联机器人的实验研究奠定了基础。     

双曲柄四环减速器内齿环板优化设计

对双曲柄四环减速器内齿环板进行受力分析,确定内齿环板承受最大应力和变形时所对应的受力工况,建立内齿环板有限元模型,并对内齿环板进行有限元预分析。在此基础上,对内齿环板进行以质量为优化目标,结构尺寸为设计变量,最大应力和变形、固有频率为约束条件的多变量、多约束优化设计,设计出具有最优结构参数的内齿环板,为提升双曲柄四环减速器设计水平打下基础。     

基于疲劳视角下的液压支架可靠性设计

针对液压支架服役周期短、可靠性低等缺陷,提出一种基于ANSYS与BP神经网络相互耦合的设计方法,基于可靠性灵敏度以重新分配设计参数并反求液压支架结构,结果表明:改进后的液压支架最大米塞斯应力为649.167MPa,满足材料的力学性能要求;设计后的支架平均寿命预估为34566次,预估的最大相对误差仅为4.3%,可靠度提高了12.1%,满足了可靠性要求。     

单轨吊巷道顶板深梁支护结构的构建及应用

针对单轨吊作用下区段平巷顶板控制难题,提出将巷道顶板视为深梁进行稳定性分析,并采用密集布置的高预应力锚索和强力锚杆支护系统构建顶板锚固复合深梁承载结构。采用FALC3D数值模拟软件研究了余吾矿S1203回风巷实际支护参数条件下的顶板预应力场分布特征,揭示了单轨吊巷道顶板的成梁机制,得出S1203回风巷顶板深梁厚度为6 m。通过对S1203回风巷顶板进行受力分析,建立了单轨吊作用下巷道顶板锚固复合深梁承载结构的力学模型,根据应力叠加准则,推导出深梁内部最大剪应力分布表达式,据此结合Matlab数值分析软件得出顶板深梁最大剪应力分布随单轨吊载荷变化的响应规律,阐明了单轨吊作用下巷道顶板的稳定性控制机理。根据S1203回风巷的矿压观测结果,单轨吊作用前后巷道顶板均未出现离层现象,顶板最大下沉量及两帮收敛量不变,分别为72,48 mm,表明巷道顶板深梁支护结构的构建有效实现了单轨吊作用下巷道顶板的控制。     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

基于FLAC3D对不同荷载下锚杆锚固作用机制的数值模拟

以某铜矿为研究背景,通过室内剪切试验、点荷载试验获取岩体物理力学基本参数,用FLAC~(3D)有限元软件对锚杆锚固作用机制进行数值模拟,探究锚固体与锚杆周围应力分布规律,以及锚杆在不同条件下锚固体应力分布情况。数值模拟结果表明:得出了锚杆锚固力、剪应力沿内锚固长度的分布规律,为合理设计锚固长度提供一定的理论依据。通过对锚杆—注浆体—围岩体之间界面的数值模拟获得界面上的应力分布规律及其最大承载力。研究结果不仅有助于了解加锚岩体的力学性能,也可以为设计可靠有效的岩体锚固方案提供有利的试验数据和理论基础。     

基于ANSYS Workbench放顶煤液压支架顶梁有限元分析

介绍了放顶煤液压支架,利用Solidworks三维软件对顶梁进行了建模,并使用ANSYSWorkbench对4种不同受力方式进行了有限元的受力分析,得出顶梁在不同情况下最大应力和存在危险的部位,为支架的设计与改进提供了理论依据。     

锚杆支护参数对锚固复合承载体承载特性的影响规律

为了分析锚杆支护参数对锚固复合承载体承载特性的影响规律,研究了锚杆直径、锚杆长度和锚杆间排距的影响。分析了围岩移近量和锚固复合承载体测点应力变化规律,得出:围岩移近量和锚固复合承载体测点应力变化规律主要分为3个阶段,然后对锚杆直径、锚杆长度和锚杆间排距对锚固复合承载体承载特性的影响进行了研究。研究得出,随着锚杆直径的增大,顶底板的移近增速逐渐减少;当锚杆长度达到一定数值后,增加锚杆长度,并不能对巷道围岩的加固起到有效的强化作用;锚杆支护密度越大,锚杆所受的残余应力和峰值应力越大、围岩抵抗变形能力越强、复合承载体的强度越大。研究为煤矿巷道支护的设计提功了理论基础。     

单一巷道进路式回采上覆充填体力学行为及稳定性研究

在分析下向进路分层无分段充填法的基础上,对某矿采用单一巷道进路式回采建立了上覆充填体力学模型,为避免人工假顶出现“悬臂梁”状态,最终确定“嵌固梁”模型作为该充填采矿法上覆充填体力学模型。依据弹塑性力学知识计算出充填体承载层厚度为0.92 m,得到了充填体最大挠度值为23.4 cm。结合工程实际,采用FLAC3D数值模拟软件研究了不同采深下采场围岩与充填体塑性区及应力分布规律,研究结果表明：除首采层以外,其余分层上覆承载层均没有发生塑性破坏,且各分层充填体所受最大主应力均没有达到其抗压强度,所选承载层厚度及充填料浆配比所得参数能够保证充填体稳定性。研究成果可为破碎围岩薄矿体实现安全高效开采提供理论依据。     

Numerical analysis on water-inrush process due to floor heave

To investigate the water-inrush process due to floor heave, simulation model was made and factors of mining height, immediate roof strength, water pressure, depth and strength of confiningbed, excavation step distance and bury depth were analyzed by using UDEC software. Five zones theory (containing two maximum main stress circles and three maximum main stress stratiform zones) along excavation direction was proposed, and two-ends-fixed beam mechanical model in maximum main stress circle was established. It is found that water inrush always occurs at the end of the beam where shear stress is higher, that is to say, it always occurs at near the starting cut and working face. Water pressure, height and strength of confiningbed are the determined factors, and mining height, immediate roof strength, excavation step distance and bury depth effect water inrush process due to floor heave. Supported by the National Natural Science Foundation of China(10572047)     

高应力软岩二次锚网协同支护技术研究

文章在现场调研基础上,指出岩性、高应力、支护设计是造成下石节矿主开拓巷道破坏失稳的主要原因;依据高应力软岩支护基本原则,提出具可缩特性、高承载性能的二次锚网协同支护技术,实现"柔性"与"刚性"互补,使其既能适应软岩大变形,又具备较高的承载能力。现场实测分析表明,该技术能有效控制该矿+950轨道巷围岩稳定。     

迎采动工作面沿空掘巷支护技术及应用

迎回采沿空掘巷技术关键在于控制小煤柱的稳定性,分析小煤柱顶底板岩层结构中3个相对稳定锚固承载区,为锚索梁组合支护结构提供了可靠的设计基础,根据巷道地质特征,对锚索梁组合支护结构参数进行了详细设计,并应用于工程实践。现场支护效果表明,采用锚索梁组合支护结构有效控制了煤柱失稳和大变形,满足生产需求,经济效益显著。     

超大采高工作面大断面巷道超前支护设备研制与应用

针对世界首个8.8 m超大采高工作面大断面回风顺槽超前支护问题,以上湾煤矿124018.8 m综采工作面回风顺槽为工程背景,根据巷道实际开采地质条件与锚杆支护参数,研制出了ZFDC81100/30.5/55D型高强度迈步分体式超前支架组,给出了超前支架总体结构特征、技术参数与支架布置方案,并分析了超前支架窄型顶梁、多级侧护机构、非对称承载机构及防倒机构等创新设计方案。现场实践表明,超前支架参数设计合理,在保护顶板锚杆支护系统的基础上巷道围岩变形较小,得到了有效控制,可以满足8.8 m超大采高工作面回风顺槽安全支护与辅助运输要求,具有良好的安全技术与经济效益,为后续类似超大采高工作面超前支架设计提供参考。