采煤机截割部虚拟仿真中的关键技术研究

以某煤机公司的采煤机截割部可靠性研究项目为依托，研究了计算机虚拟仿真中的关键技术，提出了保证仿真精度、提高仿真速度、缩短仿真时间的具体措施，大大提高了Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS四款软件协同仿真的可操作性；发现了该采煤机截割部的薄弱环节，如行星架刚度不足、摇臂壳体出现局部应力集中等；在仿真的基础上对壳体结构进行了改进，得到了优化的采煤机截割部传动机构，保证了截割过程的可靠性，对降低研发成本，节省研制时间，提高产品质量具较强的实用价值。     

掘进机截割部刚柔耦合动力学建模与仿真研究

将大位移运动与小变形刚-柔耦合体动力学的建模理论应用于掘进机截割部的动态特性研究，利用ANSYS把截割部的截割主轴和截割套筒生成模态中性文件，导入ADAMS中建立刚柔耦合虚拟样机并进行运动学和动力学仿真，研究柔性体对截割部的影响。通过与刚性体模型仿真结果对比，揭示了工作装置中柔性体与刚性体耦合时的运动学、动力学特性。仿真结果表明柔性耦合模型更加符合实际情况。     

掘进机截割头辅助设计软件的研究与开发

针对目前国内掘进机截割头设计大多凭经验进行以及截割负载的非线性、时变性和强耦合等特点，通过对纵轴式掘进机截割头的分析与研究，建立了截割头负载的瞬态动力学模型；基于VC＋＋和MATLAB联合开发了用于掘进机截割头设计和负载计算的计算机辅助设计软件。应用此软件可以获得截割头载荷波动曲线及波动系数、生成截割头瞬时负载的文本及截割头三维参数化实体模型，以评价截割头设计的合理性并进一步指导截割头的优化设计；解决了掘进机截割头设计中盲目缩放几何尺寸及其负载计算因人而异造成设计与计算结果迥异的问题；为新型截割头的研发及对现有机型的改进提供了新的方法和手段。软件界面友好、操作简单、方便实用，使基于科学方法的截割头计算机辅助设计在工程中的应用和推广成为可能。     

硬岩掘进机振动特性研究

基于Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境，建立了掘进机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型。施加外部激励，利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究，确定出回转台在截割硬岩载荷激励作用下的响应，得出对系统整体性能不利的模态振型和频率；并与减速机构转动频率进行比较，为掘进机截割部的振动提供了理论依据，对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

基于MATLAB/GUI的采煤机工作机构载荷计算软件的开发

采煤机工作机构的载荷是采煤机设计与分析的一个重要指标,有效、准确地对采煤机滚筒载荷进行计算至关重要.基于Matlab语言.利用其强大的运算功能以及简洁、直观的GUI人机交互界面,设计出了人机交互友好、使用方便的采煤机工作机构载荷计算平台.并且对究煤集团＂含硫化铁矿结核体薄煤层采煤机截割部可靠性研究＂项目中采煤机工作机构的载荷进行了模拟和验证,得出该计算软件是可靠的,对处理复杂非线性载荷具有重要参考价值.     

基于ADAMS／VIBRATION的采煤机截割部振动特性研究

建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型；利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究；确定了对系统整体性能不利的模态振型和频率，发现截割部电机对系统振动的影响较大；并找出了截割部高速端惰轮轴处轴承失效的主要原因；为有效地抑制采煤机截割部的振动和对其进行局部结构优化提供了理论依据，对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

采煤机扭矩轴离合器参数化设计

基于有限元分析软件ANSYS和大型数学计算软件MATLAB对某煤机公司设计的采煤机扭矩轴进行了可靠性分析,获取了同等奈件下U型、V型和二次曲线型卸荷槽对扭矩轴的应力变化规律;对二次曲线型卸荷槽进行了参数化设计,根据项目参数,优化了扭矩轴结构.同时结合由机械系统运动学和动力学自动分析软件ADAMS仿真生成的扭矩轴所受峰值时刻的动载荷验证了改进后的扭矩轴的可靠性和合理性.     

大型直线振动筛横梁结构动力学分析

针对某大型直线振动筛频繁出现横梁断裂问题，应用ANSYS软件，对横梁结构进行了模态分析和谐响应分析，指出结构设计中存在问题。提出横梁结构改进方案，对改进后结构动力学性能进行分析，并与原设计横梁结构的动力学性能进行比较。结果表明：横梁断裂属于低应力断裂；横梁结构静力分析与动力分析的应力值差异较大，采用静力准则的结构设计不能保证结构可靠性；改进后的横梁结构应力状态得到改善，疲劳寿命提高。     

连续采煤机截齿截割能力的分析

为了确定连续采煤机截齿截割能力和其对煤岩的适应性，由截割电动机的功率求得连续采煤机截齿的平均截割力，对镐形齿进行截割实验，然后比较截割力的实验测定值与理论值，给出了适于截齿截割煤岩的截割阻抗，并计算分析了滚筒直径、滚筒的转速、截割功率和同时工作齿数对单个截齿截割力的影响。     

螺旋钻采煤机钻头载荷的模拟研究

为了研究螺旋钻采煤机钻头的力学特征和动力学行为,通过截齿受力分析,给出了单个截齿上各阻力的计算方法.在此基础上建立了钻头三向载荷的数学模型,利用编制的计算机程序,模拟得到了在不同煤岩、不同结构参数下钻头的载荷曲线.结果表明,钻头载荷存在明显的波动,且载荷大小随煤岩硬度的增加而增加,随钻头直径的加大而增大；在钻头直径一定情况下,钻头的锥角越大,钻头的载荷越大.研究结果对于合理选择螺旋钻采煤机、正确地确定钻头的结构参数、改善螺旋钻采煤机的性能、提高钻采效率有重要的意义和参考价值.     

手舟骨的有限元建模及其损伤分析

目的 基于医学DICOM格式的图像,不经过二次转换并快速且准确的建立舟骨有限元模型,从而得到可以用于舟骨应力分析的有限元模型,并通过模拟手舟骨损伤来分析不同的受力特点. 方法 选择健康成年男性志愿者,进行高精度螺旋CT扫描,将得到的DICOM 3.0医学图像数据,导八MIMICS医学影像软件并生成实体模型,然后应用通用有限元分析软件ANSYS 11生成有限元模型.约束边界条件,模拟舟骨轴向压力进行加载,得出舟骨有限元模型上的应力分布与应变结果,并模拟舟骨不同损伤的力学改变. 结果 建立的舟骨三维有限元模型共有节点73588个,单元397344个.所建模型结构完整,空间结构准确,单位划分精细,轴向压力作用下加栽模拟形象、逼真,客观反映舟骨三维解剖形态结构和生物力学特点. 结论 应用高精度螺旋CT成像的DICOM 3.0数据,并与MIMICS和ANSYS相结合的方法快速建立舟骨的三维有限元模型是切实有效和可行的;有限元方法可较好的分析手舟骨及其损伤的生物力学特点.     

基于ANSYS的石油井架风载的有限元分析

为了研究全自动带压修井机井架承受风载的受力情况,找出井架结构的应力集中点,利用有限元分析软件ANSYS对其进行实体三维建模,施加风载荷并求解,得到结构在各个方向上的应力云图以及变形图;找出结构在承受风载的薄弱处;避免出现较大应力。这对于提高井架的质量非常有益。此方法可以有效地获得和真实工矿相符合的结果;令石油井架稳定性达到了要求;对类似结构的设计分析也具有一定的参考价值。     

基于Reissner理论的硬夹心夹层板的弯曲研究

传统的夹层板理论都是将夹心视为软夹心,不考虑其面内应力分量和抗弯刚度.本文在修正了Reissner理论的基础上,研究了硬夹心夹层板的弯曲问题,根据最小势能原理得到了具有3个广义位移的弯曲基本方程和边界条件,并对其进行了简化.同时还研究了硬夹心夹层板弯曲问题的有限元格式,推导了4节点四边形等参单元单元刚度矩阵和等效节点载荷列阵,并给出了矩形填充多孔夹层板的ANSYS实体模型解,计算结果表明位移的有限元解收敛于解析解且具有足够的精度,与ANSYS实体模型解也有较好的一致性.     

轨道不平顺条件下板式轨道动力分析

国内外对于有碴轨道的动力学研究已比较成熟，己经步入轮轨相互作用的系统动力学研究阶段。无碴轨道结构作为近几年发展起来的新型轨道结构，对于它的设计和研究仍限于静力学分析和一些简化的动力学分析，对于无碴轨道和高速车辆的系统动力学研究还比较少，本文运用通用有限元计算软件ANSYS，建立土质路基板式轨道系统非线性力学模型并施加列车移动载荷，分析在不同波深轨道竖向谐波不平顺工况下，板式轨道各部分，轨道板、CA砂浆、混凝土基座及基床的竖向沉降、竖向振动加速度及横向、纵向与竖向的三向应力状况及时程曲线。     

基于ANSYS的二次优化方法的实例探究

基于有限元分析技术的优化设计是一种全新的优化技术，其中的有限元分析技术能够满足用户对零部件满应力分布的需要，结构优化技术能够为零部件的设计提供更合理的设计尺寸，用ANSYS软件对模型进行参数化建模、静力学分析、并在此基础上进行多参数同时优化的传统的优化设计方法，可以得到符合工程应力要求的结构模型、合理的结构形式和优化尺寸，实现了结构轻量化的目标，但是却并不一定是最节省材料的优化方法，使其在达到要求性能的条件下，最大限度地减少材料，为了更高效的节省材料，可以采用二次优化方法来解决这个问题。本文通过一个石油机械中马达座的优化例子来说明二次优化方法的优越性，它能有效提高建模速度，提高模型质量，对工程技术人员来说意义十分重大，结果表明，运用ANSYS进行优化设计问题的求解，可以很大程度上减少设计成本，使产品设计更为科学合理。     

体外预应力加固钢筋混凝土梁式空心板桥的有限元分析

以内蒙古通辽市境内的公德屯桥为工程实例,通过静载荷试验说明桥梁需要加固,采用有限元程序ANSYS进行有限元建模研究和施加横向预应力的仿真计算,把均匀设计理论引入加固设计中.研究了各因素对挠度校验系数、应变校验系数的变化规律,综合考虑确定了优化设计方案.通过对加固前、后主梁跨中截面对比分析可知,采用施加横向预应力的方法来对钢筋混凝土空心板桥进行加固,能有效改善荷载横向分布情况,增加空心板结构间的横向联系,避免单板受力现象,且加固效果明显.     

基于ANSYS的汽车起重机焊接式整体驱动桥壳有限元分析

首先简要介绍了有限元法的应用以及焊接式整体驱动桥壳，然后利用三维建模软件UG建立实体模型并进行转化，在有限元软件ANSYS中进行了仿真分析和计算，分析了驱动桥壳在典型工况下的应力和变形，为汽车起重机驱动桥的强度和刚度评价提供了所需数据。有限元方法的利用可以降低产品设计开发成本，减少试验次数，缩短设计开发周期，提高产品质量。     

基于H-J-C本构模型的掘进机截齿破岩过程的数值模拟

针对掘进机实际外负载难以获取及其载荷特性难以正确把握的现状,提出了利用接触动力学、岩石力学和有限元法等理论和方法构建在显示动力学分析程序LS-DYNA环境下基于H-J-C本构模型的截齿与岩石的接触动力学模型数值模拟平台;利用该平台对掘进机镐形截齿的横摆破岩过程进行了数值模拟,得到了截齿受到的三向阻力曲线;通过载荷特性分析,验证了所得载荷曲线的准确性,并获得了某工况下截齿载荷的主要频率结构;分析了截齿的碎岩机理,发现岩石的破碎是与截齿直接接触的岩石的拉压应力和其周边的剪切应力集中综合作用的结果.