基于ANSYS的超静定液压支架立柱有限元分析

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1、机械管理开发总第147期MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotalof1472015年第5期NO．52015设计试验基于ANSYS的超静定液压支架立柱有限元分析孙江鑫(同煤集团雁崖煤业有限公司，山西大同037031)摘要：通过对超静定液压支架进行三维模型构建，并采用单向流固耦合方法对其立柱进行有限元分析，可知超静定液压支架应避免长期处于冲击载荷工况下，且对立柱缸体出现应力集中给出了改进措施，这为改善其结构设计和提高工作性能提供了理论依据。关键词：超静定液压支架；流固耦合；有限元中图分

2、类号：TD355．4文献标识码：A文章编号：1003．773X(20I5)05．0008．03DOI：10．16525／j．cnki．cn14．1134／th．2015．05．003引言目前，我国薄及较薄中厚煤层开采面临着开采难度大、支护设备缺、经济效益差等严峻问题，对国内薄煤层综采技术的发展造成了严重的影响_1。]。为了满足薄煤层综采支护开采的要求，以及结合现有液压支架的结构形式，中国矿业大学引用超静定结构理论，研制了一种超静定液压支图1超静定液压支架架[4]。本文基于此液压支架，对其立柱进行分析，与传统的立柱相比，

3、其缸体和活柱里均为乳化液。以对优化结构和提高工作性能提供理论依据。当承受外载荷时，立柱内的液体压强会瞬间作用1超静定液压支架模型在立柱缸壁上，其缸体和活柱壁上将承受高压液超静定液压支架主要由顶梁、伸缩梁、前梁、尾体的作用。本文应用ANsYS中的流体动力学梁、底座、悬浮立柱等部件构成，其结构模型如图1(CFD)模块对立柱受载情况进行模拟分析，其仿所示。薄煤层超静定液压支架具有以下结构特点：真流程如下所示[5]：支架能实现大调高范围；密集支护，工作阻力大；可1)剖析问题。确定问题的性质，明确要求解适用于不同的开采方式；支架

4、抗冲击地压能力强；顶的方程和方程类型。梁的运动轨迹为垂直直线．力Ⅱ工制造容易，成本低。2)几何建模。几何模型是流体动力学分析的依据该超静定液压支架所具有的结构特点，将能很基础，可通过外部三维建模软件导人几何模型，也好解决目前我国液压支架所存在的整体可靠性差、可用ANSYS中建模模块进行三维模型构建。3)划分网格。即是将求解区域离散化的过生产技术落后、综采面开机率低等问题。程，ANSYS中集成了多种网格划分软件，其网格2流体动力学分析流程划分功能极为强大。超静定液压支架的立柱为悬浮式液压立柱，4)前处理。对求解区域进行详

5、细的物理定收稿日期：2015—06—02义，包括物理模型、材料属性和边界条件等。作者简介：孙江鑫(1986一)，男，陕西韩城人，5)进行求解。设置求解的相关参数，并选择毕业于华北科技学院电气工程及其自动化，助理工Solver进行求解。程师，现主要从事煤炭综合开采工作。6)后处理。在ANSYS中可用CFD-Pro进行机械管理开发jxglkfbjb@126．COrn·10·第30卷元分析，结果表明：在实际工作过程中，应避免超[3]李建平，杜长龙，张永忠．我国薄与极薄煤层开采设备静定液压支架长期处于冲击载荷作用下，且应对的现

6、状和发展趋势[J]．煤炭科学技术，2005(6)：65—67．立柱缸体边缘处进行倒角处理，以减缓应力集中[4]李炳文，赵继云，王建武，等．超静定液压支架：中国，的作用，这为改善其结构和提高工作性能提供了CN201232565[P]．2009—05—06．理论依据。[5]SunJie，XinJun．HydraulicZY6400／12．5／28Dstenttechnologyresearch，CoalMineMachinery，2010，31参考文献(3)：87-89．[1]段红民．薄及较薄中厚煤层综合机械化长壁开采研究

7、[6]浦广益．ANSYSWorkbench12基础教程与实例详解EJ]．中国矿业，2009(1O)：75—77．EM]．北京：中国水利水电出版社，2010．[2]梁洪光．薄煤层综采技术发展现状EJ]．煤矿开采，2009(编辑：刘亚婧)(1)：9-12．TheFiniteElementAnalysisontheStaticallyIndeterminateHydraulicSupportBasedonANSYSSunJiangxin(YanyaCoalIndustryCo．，Ltd．ofDatongCoalMineGro

8、up，DatongShanxi037031)[Abstract]Throughtothestaticallyindeterminatehydraulicsupporttobuildthe3dmodelandUSEStheuniflowsolidcouplingmethodhavecarriedOnthefiniteelementa