钢丝绳股内钢丝应力——应变分布的计算模型及数值模拟

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1、万方数据第45卷第ll期2009年11月机械工程学报JOUl斟ALOFMECHANICALENGINEERINGVbl．45NOV．No．1l2009DoI：lO．3901／讥ⅥE．2009．11．277钢丝绳股内钢丝应力一应变分布的计算模型及数值模拟水马军1葛世荣2张德坤2(1．徐州师范大学机电工程学院徐州221116：2．中国矿业大学材料工程学院徐州221116)摘要：应用微分几何理论及利用ANSYS软件进行6x7IWS钢丝绳的几何建模和有限元建模，进行6x7IWS右同向捻和右交互捻两种钢丝绳模

2、型对比，从几何结构上得出规律性结论，对两类钢丝绳确定相同的边界条件进行有限元计算。结果显示了两种捻向组合下钢丝绳股内钢丝应力分布及应力值的区别。对照几何模型的分析，得出相关性规律，同向捻制钢丝绳股内钢丝的应力变化幅度高于交互捻钢丝绳，应力变化周期同向捻高于交互捻，绳股中钢丝所处的位置不同，钢丝的应力也有很大差别，在一根钢丝中，应力分布与该丝所处的捻绕位置有很大相关性。通过试验验证分析结论，与模拟结果基本相符。关键词：钢丝绳模型应力分布有限元数值模拟中图分类号：TD532CalculatingMode

3、landNumericalSimulationofStress-strainDistributionofWiresWithinStrandsMAJunlGEShiron92ZHANGDekun2(1．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，XuzhouNormalUniversity,Xuzhou221116；2．SchoolofMaterialEngineering．ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou22

4、16)Abstract：ByusingdifferentialgeometricaltheoryandANSYSsoft-ware，thegeometricalmodelandfiniteelementmodelofthe6x7IWSwireropealeestablished．Theright-same-direction-laywireropeiscomparedwiththeright—sz—layone．Someregularitiesareobtainedfromgeometricalst

5、ructure，andthefiniteelementcalculationisperformedunderthe8anleboundaryconditionsofthesetwokindsofwireropes．Theresultshowsthedifferenceinstressdistributionandstressmagnitudebetweenthetwowireropes，Bosedontheanalysisofgeometricalmodel．thecorrelativeregula

6、rityisobtained．111echangeamplitudeinstressofwireswithinstrandsofthesame—direction-laywireropeisgreaterthanthatoftheSZ·laywirerope．Thechangecycleoftheformerislongerthanthatofthelaterone．Therearedifferentstressatdifferentpoints．Forasinglewire，thestressdi

7、stributioniscloselyrelatedtoposition．Thetheoreticalconclusionisproven自mebyexperiment．Keywords：WircropemodelStressdistributionFinireelementNumericalsimulation0前言钢丝绳是一种柔性的空间螺旋结构钢制品，具有高强度、柔软性和阻尼吸收的特点，被广泛地应用于矿山生产、机械加工、建筑、桥梁、交通、通·国家自然科学基金(50875252)和江苏省高校自然科

8、学基础研究(07KJB430116)资助项目。20081223收到初稿，20090520收到修改稿信和航空航天等领域。钢丝绳在上述领域的安全方面发挥着重大作用。例如，起重机使用的钢丝绳承担所悬吊重物的重力并传递动力，其安全性是人们长期以来一直关心的问题：电梯所使用的钢丝绳是保障电梯安全运行的重要环节，是对电梯进行安全检测检验的核心部分；架空索道使用钢丝绳来进行缆车牵引，缆车的安全性能主要取决于钢丝绳的可靠性。为保证这些设备的安全运行，对钢丝绳工作万方数据278机械工程