基于ANSYS的煤矿井架的优化分析.pdf

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1、低温建筑技术2015年第8期(总第206期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．08．034基于ANSYS的煤矿井架的优化分析王敏，李飞舟{1．宝鸡市民用建筑勘察设计院，陕西宝鸡721003；2．宝鸡文理学院机电工程系，陕西宝鸡721007)【摘要】建立了钢井架立架的三种模型，通过ANSYS对其进行了竖向荷载和水平荷载下的受力分析。研究了在立架中腹杆的不同布置形式和方向对受力和位移的影响。通过计算分析，在用钢量相同的条件下，模型B的各杆件受力均匀，最大应力为模型A的85％，其最大位移在三种模型

2、中也最小。【关键词】钢井架；优化分析；有限元【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)08—0092—02井架是矿山地区的主要构筑物，由于井架长期处1有限元模型建立于野外作业环境，并且移动频繁，所以将逐渐产生腐本文取一22m井架立架的中段进行分析，根据斜蚀、变形、疲劳、裂纹以及其他局部或整体损伤等缺杆的布置形式，利用ANSYS建立了三种模型，分别如陷，井架结构设计是否合理成为钻井及修井作业中的图1所示。可以看出，图1中模型A各个立面的斜杆重大安全隐患。井架主要构件受力都比较复杂

3、，都是单斜杆同向布置的，正立面和右侧立面的斜杆都目前还没有针对钢井架的合理设计软件，大多是人工斜向立柱2，背立面和左侧立面的斜杆都斜向下指向手算，计算工作量很大，而ANSYS软件很适于钢结构立柱4。图2模型B各个立面的斜杆都是单斜杆折线的模拟和计算，其计算速度快，结果也比较准确’。型布置的，且同一高度各个立面斜杆斜向下指向的立井架一般分为立架、斜撑、起重架、天轮平台、支持框柱都不相同。图2模型C各个立面的斜杆都是单斜杆架和基础六个部分。其中立架和斜撑都是空间桁架同向布置的，同一高度各个立面斜杆斜向下指向的立体系，是井

4、架的重要组成部分。在桁架中斜杆的布置柱都不相同。三种模型中立柱l～4的截面都为钢管形式和方向都会影响其受力，在用钢量相同的情况qb89×8，横撑都为钢管qb76X5，斜撑全部为0×5。下，为了使设计更加经济合理，本文基于ANSYS对井钢材全部为Q235钢。应用ANSYS的BEAM188单元架的立架进行了优化分析。进行模拟。3Z模型A模型B模型C模型A模型B模型C图1模型A、B、C图2模态分析第一振型图2结构分析与计算只有z方向的平动，而模型A除了z方向还有方向三种模型进行了模态分析，其第一振型分别如图的平动，说明模型

5、B和C优于模型A。2所示。三种模型的第一频率分别为13．697、14．257、立架要同时受顶部竖向力和水平风载的作用，风14．144Hz，可以看出模型B和模型c的频率相近，且载对立架的影响相对竖向力要小的多。三种模型在大于模型A，说明模型B和模型c的刚度较模型A竖向力、自重和风载作用下，其计算结果分别如图3～好。通过图2可以看出，模型B和模型c的第一振型图5所示。从图3可以看出，在竖向力作用下模型A4