单捻钢丝绳股内钢丝应力分布研究.pdf

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1、机械籼⋯圈应力分布研究刘玉辉，寇子明，吴娟，吴国雄’太原理工大学机械工程学院山西太原030024山西省矿山流体工程技术研究中心山西太原030024摘要：基于钢丝绳的空间螺旋结构及微分几何理论，利用三维建模软件和有限元法建立1×37IWS单捻钢丝绳三维实体模型和有限元模型，采用Augmented-Lagrangian算法及相应接触参数，结合相应的边界条件进行仿真。仿真显示：在轴向载荷作用下，中心丝的应力要大于其他层钢丝应力；由于钢丝绳股内钢丝点接触状态，导致钢丝应力呈现等幅度周期性波动；理论计算和模拟仿真

2、结果基本一致，验证了模型具有一定的合理性。关键词：单捻钢丝绳；应力分布；有限元法；仿真中图分类号：TD532文献标志码：A文章编号：1001—3954(2014)02—0045—05StudyonstressdistributionofstrandwireofsingletwistedwireropeLIUYuhui，KOUZiming，WUJuan，WUGuoxiongCollegeofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyua

3、n030024，Shanxi，ChinaShanxiProvinceMineFluidControlEngineeringResearchCenter,Taiyuan030024，Shanxi，ChinaAbstract：Basedonspacespiralstructureofthewireropeandtheoryofdiferentialgeometry,3Dsolidmodelandfiniteelementmodelof1X37IWSsingletwistedwireropewasestabl

4、ishedby3DmodelingsoftwareandFEM．ByusingAugmented-Lagrangianalgorithmandcorrespondingcontactparameters，thesimulationwasconductedwithcorespondingboundaryconditions．Simulationresultsshowed：thestressofthecentralwirewasgreaterthanotherlayersofwireundertheacti

5、onofaxialloads；pointcontactstateofstrandwireofthewireropebroughtaboutequal—amplitudecyclicalfluctuationofthestressofthewirerope；thetheoreticalcalculationresultsweregenerallyconsistentwiththesimulationones，whichverifiedsomereasonablenessofthemode1．本栏目编辑张代

6、瑶KeyWords：singletwistedwirerope；stressdistribution；FEM；simulationI丝绳作为一种挠性承载构件，广泛应用于矿问几何模型，并采用有限元进行分析；马军等人在I，’J山机械、建筑、起重等众多领域，其安全性能ANSYS中建立了6X19IWS钢丝绳的实体模型，并至关重要。钢丝绳结构比较复杂，在工作过程中会经采用有限元方法研究了钢丝绳在直线状态受拉力作用受各种载荷的作用，例如拉伸、扭转、弯曲、接触应下绳中股内钢丝的载荷分布。笔者根据微分几何理论力以及动载

7、荷等。国外学者建立了单捻钢丝绳有限元及钢丝绳的空间螺旋结构瞄】，建立单捻1×37IWS钢分析模型阻】，分析了在外部载荷作用下钢丝绳应力丝绳三维几何模型和有限元分析模型，分析单捻钢丝应变关系。王桂兰等人盼建立了钢丝绳捻制成形的空绳在轴向载荷作用下钢丝绳特性及股内钢丝的应力分布情况。钢丝的力学性能决定整体钢丝绳的力学性基金项目：国家国际科技合作专项资助项目(2011DFA72120)能，从而影响钢丝绳的强度和使用寿命。研究钢丝绳作者简介：刘玉辉，男，1988年生，硕士研究生，主要研究股内钢丝载荷分布对于钢丝

8、绳的选型、结构设计及使方向为机电液一体化。45圈机械⋯期《§§《《§瓣##辨《‰《#鼢##⋯≮瓣棼毒§#l瓣：；g4^#§§⋯#⋯§戢⋯⋯#《⋯：丝绳总拉应力并不是所有钢丝拉应力简单叠加，而中·P2《)lIMPaf】：25《)MPa：{2{)■=：{I)【】MPa态_心钢丝拉应力要高于其他层钢丝拉应力。由于第l、2-_(MPaI_。--栏和3层的钢丝具有相同的直径，因而它们的拉应力相31H)．目编同。皇280辑▲-在钢丝绳端面上分别施加20