钢丝绳芯输送带断裂仿真及有限元分析
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带式输送机作为散状物料和块状物料的主要输送设备,具有输送物料种类广泛、输送能力范围宽、输送线路的适应性强、灵活的装卸料和费用低等优点,被广泛地应用于煤炭、冶金、电力、化工、港口、建材及粮食等行业。输送带是带式输送机最重要的组成部件,几乎占整个输送机系统的40%以上,同时其费用也约占整个输送机费用的一半左右,在整个带式输送机系统中占据着举足轻重的地位。然而由于输送带在工作时要承受各种大小和性质不同的复杂应力作用,以及其恶劣的工作环境等多方面因素影响,输送带经常会遭受不同程度的损坏,例如胶面磨损、扯边、断芯等,严重时会导致输送带的横向断裂,一旦输送带发生断带将造成非常严重的经济损失。本文以带式输送机在实际生产中经常出现的输送带断带问题为背景展开,研究了输送带的粘弹特性和力学模型,并推导了基于悬垂度的输送带等效弹性模量表达式;建立了带式输送机的数学模型,并结合数值分析的方法在Matlab环境下对某条上运式输送机的断带事故进行了动态仿真研究,重点讨论了输送带断裂后的逆转下滑和回弹卷曲现象的产生及其影响因素;应用了有限元分析软件ABAQUS模拟现场实验研究输送带的力学性能,将有限元计算所得弹性模量与实验值相比较,验证了该方法的可行性及模型准确性;研究了输送带内钢丝绳的拔出过程,以及输送带内钢丝发生断裂后的力学特征。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 绪论 | 第9-17页 |
1.1 课题的背景及意义 | 第9-12页 |
1.1.1 课题的工程背景 | 第9-10页 |
1.1.2 课题研究的目的和意义 | 第10-12页 |
1.2 国外对输送带的研究现状 | 第12-14页 |
1.3 国内研究情况 | 第14-15页 |
1.4 本文的主要研究内容 | 第15-16页 |
1.5 本章小结 | 第16-17页 |
第2章 输送带的动力学模型及参数研究 | 第17-29页 |
2.1 引言 | 第17页 |
2.2 输送带的物理特性 | 第17-19页 |
2.3 输送带的数学模型 | 第19-22页 |
2.3.1 粘弹性模型的基本概念 | 第19页 |
2.3.2 输送带的粘弹性模型 | 第19-22页 |
2.4 输送带Kelvin模型参数的测试方法 | 第22-24页 |
2.5 输送带等效弹性模量 | 第24-28页 |
2.5.1 输送带等效弹性模量的推导 | 第24-26页 |
2.5.2 等效弹性模量与各因素之间的关系 | 第26-28页 |
2.6 本章小结 | 第28-29页 |
第3章 带式输送机系统的动态分析 | 第29-47页 |
3.1 引言 | 第29页 |
3.2 带式输送机系统的数学模型 | 第29-36页 |
3.2.1 基本假设 | 第29页 |
3.2.2 建立坐标系 | 第29-30页 |
3.2.3 托辊和托辊组的等效质量 | 第30-31页 |
3.2.4 输送机系统模型 | 第31-36页 |
3.3 数值计算方法 | 第36-39页 |
3.3.1 数值计算方法 | 第36-37页 |
3.3.2 微分方程的降阶 | 第37页 |
3.3.3 程序计算流程 | 第37-39页 |
3.4 断带仿真实例分析 | 第39-46页 |
3.4.1 参数计算 | 第39-42页 |
3.4.2 仿真结果分析 | 第42-46页 |
3.5 本章小结 | 第46-47页 |
第4章 基于ABAQUS的输送带有限元分析 | 第47-66页 |
4.1 引言 | 第47页 |
4.2 输送带的前处理过程 | 第47-54页 |
4.2.1 建立钢丝芯输送带模型 | 第47-50页 |
4.2.2 定义材料 | 第50-52页 |
4.2.3 设置分析步 | 第52-53页 |
4.2.4 划分网格 | 第53-54页 |
4.2.5 定义接触 | 第54页 |
4.3 圆柱形和扭转形钢丝绳的比较 | 第54-57页 |
4.4 输送带弹性模量计算 | 第57-59页 |
4.5 钢丝绳的拔出力学分析 | 第59-64页 |
4.6 本章小结 | 第64-66页 |
第5章 钢丝绳输送带断芯研究 | 第66-71页 |
5.1 引言 | 第66页 |
5.2 断芯的原因分析 | 第66页 |
5.3 建立断芯输送带模型 | 第66-67页 |
5.4 断芯输送带特征分析 | 第67-69页 |
5.5 本章小结 | 第69-71页 |
第6章 结论与展望 | 第71-73页 |
6.1 结论 | 第71页 |
6.2 展望 | 第71-73页 |
参考文献 | 第73-77页 |
致谢 | 第77页 |
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