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近年來，通過計算機對液壓支架進行虛擬壓架試驗逐步受到重視。本研究以某型號液壓支架為研究對象。研究底座受到扭轉(zhuǎn)情況下的整機應(yīng)力特性分布，通過Ansys Workbench對液壓支架整機進行有限元分析，代替真實壓架試驗，為液壓支架的設(shè)計提供參考。
進行強度試驗時，支架被放置在內(nèi)加載試驗臺上，試驗臺活動梁調(diào)整到支架試驗高度。按照規(guī)定，在進行底座扭轉(zhuǎn)試驗時，支架試驗高度為支架最大高度減去支架總行程的1/3。試驗支架的最低高度和最高高度分別為1500 mm和3000 mm，因此底座偏載時的試驗高度為2500 mm。支架2個立柱上的載荷由零逐漸增加到1.2倍的工作阻力，并且保壓5 min。在真實的工作環(huán)境下，支架不僅要承受立柱的支撐載荷，還要承受來自工作而圍巖的壓力載荷，一般在液壓支架的不同位置上放置墊塊來模擬工作時受到的載荷。試驗前，分別測量頂梁上平面原始撓曲度和底座側(cè)而下邊緣的原始撓曲度，同時測量頂梁中心線相對底座中心線在水平方向上的偏移量。
試驗結(jié)束后，檢查主體結(jié)構(gòu)件的母材或焊縫是否有開裂現(xiàn)象；測量頂梁和底座相對殘余變形量，確保其變形量不大于0.4%；測量頂梁中心線相對底座中心線偏移角度變化量，確保其值不大于30；對有損壞和影響使用的其他部件的變形進行檢查。
液壓支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖然Ansys Workbench的建模能力相對其經(jīng)典界而有了很大改進，但還是不夠完善，考慮到有限元軟件和CAD軟件之間具有良好的接口，決定在Pro/E中建立液壓支架的三維模型。建模工作主要包括各部件的建模和整架裝配，所有模型嚴(yán)格依照圖紙進行繪制。如果完全按液壓支架的實際模型進行建立，可能會對后續(xù)的有限元分析造成困難，且會浪費較多計算時間，所以在建模過程中只建立了頂梁、掩護梁、前后連桿、底座等部件，同時對結(jié)構(gòu)影響不大的小孔、凸臺、圓角等進行了抑制。在完成模型的干涉檢查后，通過Ansys Workbench與Pro/E的集成，將Pro/E模型導(dǎo)入到Ansys Workbench中，從而實現(xiàn)三維模型在2種軟件間的轉(zhuǎn)換，避免了模型數(shù)據(jù)的丟失。
Ansys Workbench模糊了有限元單元的選擇，對于實體模型，軟件默認(rèn)采用10節(jié)點的四而體單元(SOLID 187)和20節(jié)點的六而體單元(SOLID186)，液壓支架模型比較復(fù)雜，故采用自動劃分網(wǎng)格的方式進行網(wǎng)格劃分，設(shè)定單元尺寸為50 mm，在銷軸接觸的表而設(shè)定而單元尺寸為20 mm，劃分完成后整個模型共有359758節(jié)點，195708單元。
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