钢丝绳芯输送带钢丝绳抽动的有限元分析

摘要

钢丝绳芯输送带具有抗拉强度高、耐摩擦能力大、抗冲击能力强以及使用寿命长等优点，广泛应用于煤炭、矿山、港口、电力、冶金、化工等领域。接头是整条钢丝绳芯输送带最为薄弱的环节，经常发生钢丝绳抽动故障。由于钢丝绳抽动故障得不到及时、准确地检测和处理，断带事故时有发生，严重影响安全生产。本文在国内外现有的研究成果基础上，利用ANSYS软件进行了钢丝绳芯输送带钢丝绳抽动的有限元分析，以明确钢丝绳抽动过程中拔出位移与拉拔力之间的关系，探索钢丝绳抽动的规律，主要研究工作如下:
　　研究并提出了一种基于ANSYS静态非线性分析的钢丝绳抽动的粘接滑移分析方法，该方法将钢丝绳抽动的有限元分析过程分为加载力荷载和加载位移荷载两个阶段，使得建立的有限元模型与万能机拉伸实验结果吻合较好，保证了模型的正确性和分析有效性。建立了ST630型钢丝绳芯输送带的实体模型，其中橡胶单元选择2参数的Mooney-Rivilin模型、钢丝绳单元选用SOLID185;采用库伦摩擦模型对钢丝绳抽动的有限元模型进行数值模拟并进行后处理调试;分别进行了单根和两根钢丝绳，以及钢丝绳长度分别为50mm、60mm、80mm、100mm的钢丝绳抽动实验，得到了不同情况下的拉拔力与拔出位移的关系曲线、橡胶和钢丝绳接触面上的应力分布。实验结果表明有限元分析得到的钢丝绳抽动滑移曲线与万能机获得的实验结果吻合较好;橡胶和钢丝绳在加载端轴向位移伸长量最大;橡胶和钢丝绳在固定端轴向应力最大。
　　本文结果可为钢丝绳芯输送带安全检测、接头性能分析、接头维护和更新提供理论依据，延长钢丝绳芯输送带及接头的使用寿命，预防断带事故的发生，提高生产效率，具有广阔的应用前景;也为优化钢丝绳芯输送带接头的设计和制作，提供一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与章节安排

第二章 钢丝绳抽动有限元分析的依据

2．1 钢丝绳芯输送带及其钢丝绳的结构特点

2．1．1 钢丝绳芯输送带的结构特点

2．1．2 钢丝绳的结构特点

2．2 钢丝绳抽动的库伦摩擦模型

2．3 钢丝绳抽动的力学模型

2．3．1 单根钢丝绳抽动的力学模型

2．3．2 两根钢丝绳抽动的力学模型

2．4 本章小结

第三章 基于ANSYS的钢丝绳抽动的有限元分析

3．1 基于ANSYS的钢丝绳抽动的有限元分析流程

3．1．1 橡胶材料参数的定义

3．1．2 钢丝绳材料参数的定义

3．1．3 基于ANSYS钢丝绳芯输送带实体模型的建立

3．1．4 基于ANSYS钢丝绳芯输送带有限元模型的建立

3．1．5 基于ANSYS定义钢丝绳芯输送带的接触类型

3．1．6 基于ANSYS对钢丝绳芯输送带有限元模型加载荷载

3．1．7 ANSYS中钢丝绳芯输送带有限元模型的分析类型与求解

3．2 基于ANSYS的钢丝绳抽动的有限元分析结果

3．2．1 单根钢丝绳抽动加载力荷载的有限元分析结果

3．2．2 单根钢丝绳抽动加载位移荷载的有限元分析结果

3．2．3 两根钢丝绳抽动加载力荷载的有限元分析结果

3．2．4 两根钢丝绳抽动加载位移荷载的有限元分析结果

3．3 本章小结

第四章 基于ANSYS的钢丝绳抽动有限元分析结果的分析

4．1 ANSYS中通过路径显示计算结果的方法

4．2 单根钢丝绳抽动有限元分析结果的分析

4．3 两根钢丝绳抽动的有限元分析结果的分析

4．4 基于ANSYS的钢丝绳抽动的误差分析

4．4．1 基于ANSYS的钢丝绳抽动的定性分析

4．4．2 基于ANSYS的钢丝绳抽动的定量分析

4．5 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢