捻距单股钢丝绳侧丝与股芯的应力场研究.pdf

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1、捻距单股钢丝绳侧丝与股芯的应力场研究马平赵春明王志勇1广东工业大学机电工程学院广州5100062建峰索具有限公司广州510006摘要：基于SolidWorks—Ansys平台，以IWRC1×7线接触单股钢丝绳为研究对象，在侧丝与股芯之间建立一种新的凹凸匹配小面接触模型，对已建立的有限元模型施加合适的边界条件和载荷，对奇偶捻距侧丝以及多捻距侧丝与股芯进行应力场分析，从而得到侧丝以及绳股在单向拉伸载荷作用下各自的应力场分布。分析表明：捻距数目为偶数的侧丝应力集中的最大应力值要小于捻距数目为奇数侧丝的

2、最大应力值；多捻距单股钢丝绳应力最大值发生存施加载荷端第一个捻距中部，一个捻距的应力最大值明显大于多个捻距的应力最大值，并且随着捻距数目的增加，最大接触应力值成波浪式下降趋势。关键词：钢丝绳；凹凸匹配；奇偶捻距；应力场分布；微体小面中图分类号：TH140．7文献标识码：A文章编号：1001—0785(2014)02—0079—05Abstract：BasedonSolidWorks—Ansysplatform，withIWRC1×7contactsingle·strandropeasthestu

3、dyobject，anewconcave—convexmatchingfacetcontactmodelisbuiltbetweenthesidewireandstrandcore．Properboundaryconditionandloadareappliedtothewell—builtfiniteelementmodel，withstressfieldanalysisperformedforodd—evenlaylengthsidewireandmulti。laylen~hsidewire

4、andstrandcore，inordertoworkoutthestressfielddistributionforbothsidewireandstrandunderuniaxialtensionload．Theanalysisshowsthatthemaximumstressvalueofevenlaylengthsofthesidewireislessthanthatofoddlaylength；themaximumstressvalueofmulti—laylengthsingle—s

5、trandsteelropeisinthemiddleofthefirstlaylengthattheloadedend，andthemaximumstressvalueofonelaylengthisgreaterthanthatofmulti—laylength．Withthegrowingnumberoflaylengths．them~imumcontactstressvaluesshowwaveformdecliningtrend．Keywords：steelwirerope；conca

6、ve—convexmatching；odd—evenlaylength；stressfielddistribution；microbodyfacet钢丝绳相比，钢丝绳绳股与侧丝之间存在接触，0引言在考虑接触问题时，使得钢丝绳在绳索领域中的国内外专家对单捻距钢丝绳的建模与理论分研究变得更为复杂。基于SolidWorks．Ansys平台，析进行大量研究，PHILLIPS等研究了适合具有内以IWRC1×7单股钢丝绳为研究对象，基于Von部钢丝绳绳芯结构的钢丝绳方法J，建立了单独misesstress理

7、论，提出凹凸匹配小面接触模型，对钢丝绳或复杂钢丝绳结构中绳股的轴向力、弯矩、多捻距单股钢丝绳侧丝以及侧丝与股芯的应力场扭矩等求解的数学模型，使钢丝绳理论研究有了分布进行了研究。突破性的进展。中国矿业大学葛世荣、马军等，运用微分几何原理分析了钢丝绳的结构特点及空间1奇偶捻距的侧丝与单股钢丝绳建模螺旋关系，并且运用Ansys对钢丝绳股内的载荷分IWRC1×7钢丝绳是一种空间螺旋结构的金属布进行了研究j。华中科技大学王桂兰教授采用共制品，单股钢丝绳的特点是侧丝成一次螺旋曲线转坐标系弹塑性有限元法模拟了

8、钢丝绳捻制形成过形式环绕股芯捻制而成。该型号钢丝绳绳股与侧程，用数值计算和x射线实验探讨了扭转系数对钢丝之间的接触类型为线接触，钢丝绳处于拉伸工丝绳残余应力和弹性恢复变形的影响规律。况时，侧丝对股芯会产生接触应力。所以，具有高虽然国内外在单捻距钢丝绳的建模与理论分析方面进行广泛的探索，但很少涉及到工程实际弹力绳芯的钢丝绳，在绳轮上承受弯曲应力时，中多捻距钢丝绳的研究。多捻距钢丝绳与单捻距可以降低绳股之间的接触应力，从而延长钢丝绳省部级基金《新型吨位吊袋带的关键烘染技术及产业化应用》资助(5021