Workbench在液压支架疲劳寿命分析中的应用

盐城工业职业技术学院汽车工程学院 唐正伟 陆从相

Workbench在液压支架疲劳寿命分析中的应用

盐城工业职业技术学院汽车工程学院 唐正伟 陆从相

基于顶梁两端加载及底座对角加载这种工况下支架整架静力学强度分析，对支架整架疲劳寿命进行预估，发现符合压架试验中循环加载的次数。本文为设计高质量的液压支架提供一定的理论依据，并且方便在早期设计阶段对产品进行寿命估算。

液压支架；Workbench；疲劳寿命

引言

液压支架是采煤时的保护装置，其作用是保证工人安全及各项工作的正常进行，特别是对安全的要求，包括井下工作人员的安全、设备与整个综合采煤工作面安全。液压支架在采煤支撑过程中，工况相当复杂，而且长期受到动载荷的影响，因此疲劳破坏是液压支架失效的主要形式。怎样估算疲劳寿命成为我们一直关注的焦点。孙鹏飞[2]利用参数化建模的方法估算了液压支架的疲劳寿命。

本文以液压支架静力学分析为基础，运用ANSYS Workbench对支架疲劳寿命进行分析。

1 支架整架静力学分析基础

依据静力学分析基础，我们得到液压支架得到的应力结果云图，如图1所示。

图1 顶梁两端加载及底座对角加载静应力云图

2 液压支架寿命预测

图2 疲劳分析流程图

疲劳寿命的估算通常可以分为两个步骤，第一步是根据载荷和几何结构计算应力应变历史；第二步是根据得到的参数响应，并且与材料的性能参数结合，进行寿命预测估算。疲劳分析流程图如图2所示。

2.1 疲劳参数设定

在static structural模块的solution中插入fatigue tools工具，液压支架主体结构部件为焊接件，表面存在材料缺陷及应力集中现象，取疲劳强度系数为0.8[3]，按照耐久性试验的规定，通过软件编制液压支架载荷谱数据文件fatigue.dat，选择应力寿命方法，设置完毕。

2.2 材料设置

在Geometry选项，为每个部件定义材料的属性。

2.3 求解

在插入life选项，得到结果的云图（如图3所示）。

图3 life云图

由图3我们可以看到，整架模型在试验中实际的寿命可以达到百万次。

3 结语

依据静力学分析，液压支架最大应力值达到546MPa，在超载时极易发生破坏，这与支架在压架试验时相符合。通过fatigue模块计算寿命，发现符合压架试验中规定的循环加载次数。

通过以上研究我们可以发现，运用ANSYS Workbench对液压支架进行整体模型的研究，计算结果精确度高，可以为后期进行液压支架各个零部件有限元分析提供参考。

[1]王国法,史元伟,陈忠怒等.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社,1999.

[2]孙鹏飞,佟林阳,王宇等.基于Ansys软件的液压支架参数化有限元疲劳分析[J].煤矿机械,2011(11).

[3]陈超,陈荣娜,巩子天纵等.ZZ10800/22/45液压支架强度及疲劳分析[J].煤炭技术,2014(05).

唐正伟，男，1989年出生，江苏盐城人，硕士研究生。