液压支架立柱的参数化建模及流固耦合分析

摘要

液压支架是综合机械化采煤的三大设备之一，而立柱又作为液压支架的关键零部件，其结构和工作环境对性能优劣的影响越来越受到国内外研究人员的关注。另外，液压支架立柱设计周期长、任务重，且计算量大，把CAD/CA玉江技术应用于液压支架双伸缩立柱的设计中有重要意义。液压支架长期的研发都是在结构强度或稳定性等方面做分析，并没有考虑乳化液对立柱的影响，在一定程度上不能真实的反应立柱的承载能力。所以本课题研究的重点放在更加贴近实际工作情况的立柱流固耦合分析上。
　　 本课题主要的研究工作有两点，Pro/E的参数化建模和立柱的流固耦合分析，其中流固耦合分析又分为静力学分析和模态分析。
　　 Pro/E的参数化建模，是对Pro/E软件进行了简单的二次开发，运用Pro/toolkit和C++在Pro/E环境下编辑出了本课题所需要的液压支架参数化建模的菜单栏和MFC对话框，并由此生成了液压支架立柱的三维参数化模型。模型用以通过无缝连接导入ANSYS做后续分析，为下一章的立柱流固耦合分析打下了基础。
　　 本课题中针对液压支架立柱的流固祸合做了静力学分析和模态分析。
　　 在静力学分析中，结合液压支架立柱流固耦合的特殊情况即固体包围流体且流体为静流体，选择了适合实际情况的研究方法，并以液压支架中活柱为例，详细的说明了流固耦合分析从模型导入、单元的选择划分、载荷和约束的添加到分析后处理的各个过程和需要注意的事项。并且，为了突出显示流固耦合对立柱的影响，本论文中还添加了活柱中无流固耦合无液体压强和无流固藕合有液体压强时的静力学分析，两相对比，得出在流固耦合分析中，活柱的最大位移和最大应力因为流固体的相互作用与普通结构分析中的最大位移和最大应力有出入，说明了在实际工作中流固耦合不可忽视且更加贴近实际情况。
　　 本课题的模态分析采用了非对称提取方法，研究了结构的固有频率和振型，得出了活柱在流固耦合情况下的固有频率，把结果运用到实际工作中可以避免发生共振。由于结构的振动特性决定了结构对于各种动力载荷的响应情况，所以模态分析可以作为动力学分析的基础。

目录

第一章绪论

第二章液压支架及立柱简介

第三章液压支架立柱的三维参数化建模

第四章液压支架立柱的流固祸合分析

第五章含液活柱的模态分析

第六章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的文章

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