[发明专利]一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法

权利要求书

1.一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，包括：

S1、构建液压支架的简化模型；

S2、基于所述简化模型来构建液压支架的有限元初始模型；

S3、设定所述有限元初始模型的材料特性与各零部件之间的连接关系；

S4、对所述有限元初始模型进行网格划分，得到液压支架的有限元模型；

S5、设置仿真工况，并将边界条件设置为弹支边界；

S6、在所述仿真工况下，对基于所述弹支边界的有限元模型进行有限元分析，得到应力的仿真值。

2.如权利要求1所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11、对液压支架的结构进行分析，得到各零部件的形状、尺寸以及位置关系；

S12、根据所述各零部件的形状、尺寸以及位置关系，建立液压支架的三维模型；

S13、根据各零部件对液压支架的受力影响程度不同，对所述三维模型进行简化，得到液压支架的简化模型。

3.如权利要求1或2所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，所述简化模型包括顶梁、底座、连杆、支柱、掩护梁、上工作台与下工作台，其中，用千斤顶油缸计算得出的支撑力替代所述支柱。

4.如权利要求1或2所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，在步骤S3中的所述材料特性包括：弹性模量E＝200GPa、材料密度ρ＝7850kg/m³以及泊松比υ＝0.3。

5.如权利要求3所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，在步骤S3中的所述连接关系的设定包括：将各零部件的接触以及连接各零部件的销轴与孔的接触均设为绑定接触。

6.如权利要求1或2所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，在步骤S4中，采用Solid186单元和Solid187单元混合的网格划分方法，将单元尺寸设为35mm，节点数设为572225，单元数设为176008。

7.如权利要求5所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，所述仿真工况包括底座扭转加载与底座对角加载；所述底座扭转加载与所述底座对角加载均是通过在所述底座设置多个垫块来模拟，且垫块的下表面与所述下工作台施加固定约束，垫块的上表面与所述底座采用所述绑定接触；所述底座扭转加载与所述底座对角加载对应所述应力的仿真值分别为第一仿真值与第二仿真值。

8.如权利要求3所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，是将所述顶梁与所述上工作台的边界条件设置为所述弹支边界。

9.如权利要求1或2所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，所述弹支边界的弹簧刚度设有十个不同等级，依次为1×10⁵、5×10⁵、1×10⁶、5×10⁶、1×10⁷、5×10⁷、1×10⁸、5×10⁸、1×10⁹、5×10⁹以及无穷大刚度，单位均是N/m。

10.如权利要求7所述的一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其特征在于，步骤S6之后，还包括：

A61、将液压支架放置于所述上工作台与所述下工作台之间，并通过加载垫块来模拟所述底座扭转加载与所述底座对角加载；

A62、在所述底座和所述支柱布置5个测点，在所述顶梁布置3个测点；

A63、在选取的测点位置处打磨后粘贴应变片，分别在所述底座扭转加载与所述底座对角加载下对支柱按1.2倍额定加载力施加力，并采集各测点处的应力值；

A64、在所述底座扭转加载与所述底座对角加载下分别进行三次实验，取平均值后得到应力的第一实验值与第二实验值；

A65、将所述第一实验值与所述第一仿真值对比，以及所述第二实验值与所述第二仿真值对比，若仿真值与实验值的误差不超过15％，即视为仿真结果合理。