[发明专利]悬臂式掘进机截割头计算机辅助设计方法及CAD系统

摘要

本发明公开了一种悬臂式掘进机截割头计算机辅助设计方法及CAD系统，基于Visual C++2012对ANSYS14.5进行二次开发，特征是包括如下步骤或模块：参数输入模块，参数化建模模块，参数化分析模块，参数化结果显示模块，性能评价模块，以及优化、调整模块。由设计人员输入截割头设计参数、截割头工况参数和煤岩特性参数，系统能自动完成建模和有限元分析过程，并反馈出分析结果文件供设计人员进行优化和设计参数的调整。本发明可以实现不同的煤岩地质条件以及截割工况下的悬臂式截割头的设计，采用有限元分析对截割过程进行仿真可以预测截割头的性能，根据分析结果可以实现截割头的结构优化，大大提高了截割头设计的水平。

主权项

一种悬臂式掘进机截割头计算机辅助设计方法，基于Visual C++2012对ANSYS14.5进行二次开发，其特征在于包括如下步骤：参数输入步骤，设计人员按照设计要求输入截割头设计参数、截割头工况参数和煤岩特性参数，其中截割头设计参数包括截齿和齿座的尺寸、截割头头体的尺寸、截齿在头体上的排布参数；截割头工况参数包括截割头的截割速度和横切速度；煤岩特性参数包括煤岩的密度、泊松比、弹性模量、摩擦角、粘着力、膨胀系数和分形维数；参数化建模步骤，调用上述所输入的截割头设计参数，结合截齿布置理论，初步建立截割头实体模型；并对生成的截割头实体模型进行网格划分，生成用于参数化分析的截割头有限元模型；参数化分析步骤，调用截割头有限元模型，并进行有限元分析，包括截割头截割煤岩的动力学特性分析、截齿与煤岩接触的静接触分析以及截割头整体的模态分析，得出截割头有限元分析结果；参数化结果显示步骤，对截割头有限元分析结果进行后处理，获得悬臂式掘进机截割头的应力和应变分布、截割头以及截齿受到的载荷曲线、截割头的振动频率和振型；性能评价步骤，根据参数化结果显示步骤获得的结果对截割头的载荷波动、刚度、强度和振动特性进行评价，进而获得截割头设计模型。