新型平面应变高强井壁实验加载装置的研制

摘要

因浅部煤矿资源日益枯竭，煤矿开采渐渐转向深部发展，建设新井时立井井简穿过的冲积层越来越厚，为抵抗施加在井筒上的巨大水土压力，必须提高井筒的承载能力。平面应变高强井壁实验加载装置广泛应用于钢筋混凝土井壁结构实验方面的研究，但原有的实验加载装置承载能力有限，不能完全满足高强井壁结构实验要求，为此需研制一种新型平面应变高强井壁实验加载装置。
　　原有的平面应变高强井壁实验加载装置内径为950mm，壁厚为100mm，由于内径较小，其最大承载能力只有40MPa。为了设计出内径为1100mm，且最大承载能力为60MPa的新型井壁实验加载装置，通过理论计算得出装置的壁厚为220m。采用在加载装置中间部位增加—道加强肋的方法对其进行优化设计，使其应力分布更加合理，并通过数值计算得出肋的最优尺寸。
　　结果表明，新型平面应变高强井壁实验加载装置在60MPa的设计荷载作用下产生的弹性变形很小，满足承载力要求。进一步分析得出，当肋厚为110mm、高度为160mm时，既能使装置应力分布更加均匀，又能满足铸造工艺和使用要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题目的和意义

1．2 平面应变高强井壁实验加载装置现状

1．3 压力容器国内外研究现状

1．4 研究的方法和内容

1．5 研究的技术路线

2 新型平面应变高强井壁实验加载装置的设计

2．1 设计准则

2．2 基本要求

2．3 主要技术指标

2．4 筒体壁厚的设计计算

2．4．1 强度验算

2．5 平盖的设计计算

2．6 螺栓、螺母的设计计算

2．6．1 顶盖轴向力的确定

2．6．2 密封力的确定

2．6．3 螺栓、螺母的选配及验算

3 新型平面应变高强井壁实验加载装置力学特性分析

3．1 装置几何尺寸

3．2 有限元分析

3．2．1 有限元基本特点

3．2．2 ANSYS软件的介绍

3．3 有限元模型的建立

3．3．1 有限单元的选取

3．3．2 材料参数

3．3．3 网格划分

3．4 不加肋分析

3．5 加肋分析

3．5．1 肋厚度t的确定

3．5．2 肋高度h的确定

3．6 小结

4 新型平面应变高强井壁实验加载装置的铸造工艺

4．1 概述

4．2 新型平面应变高强井壁实验加载装置结构

4．3 工艺流程图

4．4 铸造工艺技术要求

4．5 总装

4．6 水压性实验

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要研究成果