鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院唐正偉

基于有限元的液壓支架關(guān)鍵部件疲勞性能計算策略

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院唐正偉

依據(jù)整架模型，考慮影響支架疲勞性能的影響因素，提出支架關(guān)鍵部件疲勞性能策略。

液壓支架；關(guān)鍵部件；疲勞性能

1 引言

液壓支架在礦井下工作過程中，由于工作環(huán)境比較惡劣[1]，承受很多難以預(yù)料的外載荷，存在不確定的載荷作用方式作用在支架不同部位等惡劣因素，極易造成支架的損壞，給煤礦安全生產(chǎn)帶來極大的隱患。液壓支架被破壞的主要形式有靜力學(xué)破壞和疲勞破壞[2]。

2 疲勞性能計算策略

液壓支架關(guān)鍵部件疲勞性能計算是基于反映支架實際工況的有限元模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的。依據(jù)疲勞理論，液壓支架關(guān)鍵部件疲勞性能計算主要考慮載荷、材料特性、時間載荷歷程、損傷理論對支架疲勞性能的影響，因此需要考慮這些影響因素，并將這些因素全部體現(xiàn)在液壓支架關(guān)鍵部件有限元模型中，建立液壓支架關(guān)鍵部件的疲勞性能計算模型。運(yùn)用有限元法對支架的頂梁、前連桿關(guān)鍵部件疲勞性能進(jìn)行計算，其具體的計算策略為，創(chuàng)建力學(xué)分析文件，進(jìn)行疲勞性能數(shù)值模擬，最后進(jìn)行液壓支架關(guān)鍵部件疲勞性能結(jié)果的分析。分析疲勞性能的計算策略，如圖1所示。

圖1 液壓支架關(guān)鍵部件疲勞性能的計算策略圖

（1）創(chuàng)建支架關(guān)鍵部件靜強(qiáng)度分析中所需要的分析文件。根據(jù)液壓支架部件結(jié)構(gòu)特征，運(yùn)用命令流創(chuàng)建支架關(guān)鍵部件的三維模型，定義材料性能，通過邊界條件設(shè)置荷對支架關(guān)鍵部件進(jìn)行靜強(qiáng)度學(xué)分析。然后，對支架關(guān)鍵部件的靜強(qiáng)度分析結(jié)果進(jìn)行檢查與驗證。

（2）支架關(guān)鍵部件疲勞性能的數(shù)值模擬。在這個流程當(dāng)中，通過讀取靜強(qiáng)度分析的結(jié)果設(shè)置疲勞性能計算的主要參數(shù)，運(yùn)用有限元數(shù)值模擬進(jìn)行支架關(guān)鍵部件的疲勞性能的求解。

（3）支架關(guān)鍵部件疲勞性能結(jié)果分析。在完成疲勞性能的求解后，首先應(yīng)確認(rèn)支架關(guān)鍵部件疲勞性能結(jié)果的準(zhǔn)確度。分析各隨機(jī)輸入變量對支架關(guān)鍵部件疲勞性能的重要性。最后，生成支架關(guān)鍵部件疲勞性能分析的報告。

3 結(jié)語

依據(jù)有限元軟件，提出了液壓支架關(guān)鍵部件疲勞壽命性能計算的策略，建立了液壓支架關(guān)鍵部件疲勞性能計算模型。依據(jù)該計算策略進(jìn)行支架關(guān)鍵部件的疲勞壽命性能模型的建立，包括三維模型、CAE計算、疲勞計算等一些過程。

[1]董營.兩柱掩護(hù)式放頂煤液壓支架仿真及有限元分析[D].安徽：安徽理工大學(xué),2013.

[2]陳靜,趙麗萍,范迅.基于有限元法的ZY6400/21/45型液壓支架強(qiáng)度分析[J].中國煤炭,2014(04).

唐正偉，男，1989年出生，江蘇鹽城人，碩士。