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立柱是液压支架的主要承载和高度调节件,其性能的优劣将直接影响到液压支架的使用及可靠性,进而影响到整个综合采煤工作面的安全和生产效率。目前,国内外对于液压支架的研制均比较重视,但对立柱的研究相对较少,立柱的设计多为手工设计,设计周期长,工作强度大,当前日益激烈的市场竞争,也对立柱的质量、设计周期提出了更高的要求。因此,将CAD/CAE技术应用到立柱的设计当中,开发出一套能够快速设计、分析液压支架立柱的系统,己具有了一定的意义。
本研究首先对液压支架进行了必要的介绍,包括液压支架的总体结构、工作原理、国内外发展现状以及未来的发展趋势等。同时对双伸缩立柱传统的强度计算方法、uG软件的二次开发与有限元分析功能也进行了较为详尽的阐述。根据ZT/SLJ400a双伸缩立柱的图纸,利用UG软件建立立柱的三维模型,以该模型为模板,利用UG自带的OpenGrilp、OpenhPI、MenuScript和UIStyler等二次开发工具,对uG软件进行二次开发,实现立柱的参数化建模功能。按照MT312—2000标准和欧洲标准,利用UG的有限元分析工具Nastran,对立柱的各个部件尤其是缸口、导向套等部位进行四个方案的有限元分析,得到相应的强度结果,尤其是危险区域的应力分布。根据计算结果及应力的分布,对立柱的设计进行指导。利用UG软件参数化程度高、关联性好的特点,通过一些必要的设置,实现立柱的参数化建模与有限元分析之间的功能链接,从而完成双伸缩立柱的整个参数化系统开发。 通过本参数化系统开发,可快速的对立柱进行参数化建模设计,通过与有限元分析的功能链接,可对已设计的立柱模型方便快捷的进行有限元分析。根据有限元分析的结果,可作为判断立柱设计成功与否的依据,为立柱的进一步设计及优化进行指导,从而提高立柱设计的效率和质量。