[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

说明书

本发明涉及机械结构强度分析的技术领域，尤其涉及一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其包括：S1、构建液压支架的简化模型；S2、基于简化模型来构建液压支架的有限元初始模型；S3、设定材料特性与各零部件之间的连接关系；S4、对有限元初始模型进行网格划分，得到有限元模型；S5、设置仿真工况，并将边界条件设置为弹支边界；S6、在仿真工况下对有限元模型进行有限元分析，得到应力的仿真值。本发明建立了液压支架的有限元模型，针对底座扭转加载与底座对角加载分别进行了强度分析，尤其在顶梁施加弹支边界约束来模拟实际边界，这样通过调整弹簧刚度能更好地模拟顶梁和上工作台的实际接触，减少仿真误差。

技术领域

本发明涉及机械结构强度分析的技术领域，尤其涉及一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法。

背景技术

液压支架是煤矿开采的关键设备之一，其可靠性和安全性直接影响着生产的正常进行。在支架设计完成之后，多通过强度校核来验证设计的合理性。目前，液压支架的强度校核多根据国标《GB25974.1-2010煤矿用液压支架通用技术条件》规定的工况采用有限元方法进行。在有限元计算过程中，很多假设和处理都有可能影响仿真结果的准确性，比如模型简化程度、各部件连接处理、载荷和边界等效、单元类型选择、网格划分大小等。

目前对于顶梁和底座和垫块、工作台接触边界条件的等效，多采用固定约束和摩擦接触边界，对于这两种边界条件很多研究也进行了对比分析，指出摩擦接触边界更符合实际一些，也有一些文献进行了实验验证，但是实验测点较少，还很难准确地评估边界条件对整机的应力分布状态的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其解决了应用传统边界约束，很难准确评估边界条件对液压支架的应力分布状态影响的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种基于弹支边界的液压支架整体强度分析方法，其包括：

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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。