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       在支架底座的有限元分析流程中，一般把墊塊對(duì)支架底座的作用當(dāng)做邊界條件處理，在墊塊下表面用fix support命令設(shè)置約束，頂梁頂板與試驗(yàn)臺(tái)活動(dòng)梁直接接觸，頂梁頂板的3個(gè)平移自由度被約束，同樣使用fix support約束。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定液壓支架的試驗(yàn)高度，對(duì)柱窩處施加載荷。液壓支架柱窩受到柱頭給它的壓力，由于柱頭與柱窩間接觸的影響使得壓力分布變得相當(dāng)復(fù)雜，為了更好地模擬這種情況，保證分析的準(zhǔn)確性，在建模時(shí)各保留一段立柱，設(shè)定柱頭與柱窩的接觸，將等效載荷垂直加載到立柱的截面上，上下立柱截面上的載荷分別為89 MPa和36 MPa，通過(guò)柱頭將載荷傳遞給柱窩。
       (1)粘接處理方式因?yàn)殇N(xiāo)軸聯(lián)接在液壓支架受載時(shí)的變形非常小，在建模時(shí)可以將銷(xiāo)軸以及銷(xiāo)軸聯(lián)接的結(jié)構(gòu)件建成一個(gè)整體，這種處理方式對(duì)于整體結(jié)構(gòu)影響不大，并且節(jié)省計(jì)算機(jī)資源，但這種方式只適合小變形的情況。在某些情況下，支架銷(xiāo)軸聯(lián)接處的變形可達(dá)10 mm，此時(shí)使用這種方法顯然會(huì)造成分析的不精確；
       (2)利用Ansys Workbench提供的運(yùn)動(dòng)副此方法不用做出銷(xiāo)軸的三維模型，只需在鉸接處添加Revolute(旋轉(zhuǎn)副)處理各部件的關(guān)系。此方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)整架的應(yīng)力分布影響大不，基本可以符合分析要求。但不能準(zhǔn)確反映鉸接部位的應(yīng)力。
       (3)把銷(xiāo)軸聯(lián)接當(dāng)做接觸問(wèn)題處理Ansys Workbench相對(duì)于其經(jīng)典界面，簡(jiǎn)化了接觸問(wèn)題的設(shè)置過(guò)程，易于工程人員的理解和使用，利用Ansys Workbench提供的接觸設(shè)置，將銷(xiāo)軸面設(shè)置為接觸面，將銷(xiāo)孔面設(shè)置為目標(biāo)面，從面為銷(xiāo)軸和銷(xiāo)孔設(shè)定接觸對(duì)，同時(shí)選擇增廣拉格朗日方法計(jì)算接觸，保證非線性計(jì)算能夠收斂。此方法保證了計(jì)算的準(zhǔn)確性，但非線性問(wèn)題需要迭代求解，會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。
       為了確保分析的準(zhǔn)確性，本研究采用第3種方法。
       根據(jù)液壓支架在有限元分析后的應(yīng)力分布色譜圖得出，應(yīng)力主要集中在底座、前后連桿和掩護(hù)梁上，頂梁上應(yīng)力的分布很少。
       (1)底座的應(yīng)力分布
       底座承受的最大應(yīng)力為1143.9 MPa，出現(xiàn)在過(guò)橋板下方右面拐角處；內(nèi)側(cè)主肋板中間與加強(qiáng)板上的應(yīng)力值也較大，達(dá)到653.64 MPa，各蓋板上的應(yīng)力在408.53 MPa；
       (2)后連桿和掩護(hù)梁的應(yīng)力分布；
       在底座扭轉(zhuǎn)的情況下，兩者的應(yīng)力最大值均約為700 MPa，出現(xiàn)在鉸接孔處，其他蓋板上的應(yīng)力值都相對(duì)較小，不超過(guò)300 MPa；
       此液壓支架主要部件由Q460結(jié)構(gòu)鋼組成，根據(jù)分析結(jié)果，支架部分位置會(huì)產(chǎn)生破壞，建議將應(yīng)力較大處的主肋板換成屈服強(qiáng)度較大的高強(qiáng)度鋼
       (1)使用有限元方法可以快速地獲得液壓支架的應(yīng)力分布情況，但如果想完全模擬井下的真實(shí)環(huán)境進(jìn)行壓架試驗(yàn)還是不可能實(shí)現(xiàn)的，隨著有限元技術(shù)的發(fā)展，該方法的使用必然會(huì)得到很大推廣；
       (2)銷(xiāo)軸聯(lián)接的處理方法多種多樣，接觸處理方式雖然精確，但非線性問(wèn)題的收斂性不容易解決，可根據(jù)實(shí)際問(wèn)題選擇合適的方法；
       (3)在條件允許的情況下，對(duì)過(guò)橋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改，避免大應(yīng)力的產(chǎn)生。在應(yīng)力較大的部分采用高強(qiáng)度鋼板，確保井下的安全生產(chǎn)。

                                                                                  專(zhuān)業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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