基于ANSYS的矿用液压支架的结构优化设计.docx

基于ANSYS的矿用液压支架的结构优化设计
基于ANSYS的矿用液压支架的结构优化设计
摘要：
矿用液压支架是矿井中的重要设备，承载着工作面的巨大压力。为了提高矿用液压支架的结构强度和稳定性，本文基于ANSYS仿真软件进行结构优化设计。首先，针对现有矿用液压支架的结构存在的问题进行了分析，然后建立了数学模型，并利用ANSYS软件进行有限元分析，以此为基础进行结构优化设计。通过调整结构参数，优化支架的受力分布，并对优化结果进行了验证和评估。研究结果表明，本文设计的优化结构能够提高矿用液压支架的结构强度和稳定性，具有一定的实际应用价值。
关键词：矿用液压支架；结构优化设计；ANSYS；有限元分析；结构强度；稳定性
1.引言
矿用液压支架是在矿井工作面上用以支撑和固定工作面的设备，承受着巨大的压力和负荷。因此，支架的结构强度和稳定性对于矿井的安全和生产起着重要的作用。然而，现有的矿用液压支架存在结构设计上的不足，导致支架在使用过程中容易出现变形、断裂等问题，影响支架的使用寿命和安全性。
2.矿用液压支架的结构问题分析
2.1支架结构受力分析
矿用液压支架在工作过程中承受着来自地质压力、工作面推力和支架自身重量等多个方向的力，这些力会导致支架产生弯曲、变形和应力集中等问题。
2.2支架结构材料选择
目前，矿用液压支架主要采用钢材作为支架的结构材料。然而，由于钢材的强度和刚度有限，容易发生塑性变形和疲劳断裂，限制了支架的结构强度和稳定性。
3.矿用液压支架的结构优化设计
为了解决现有矿用液压支架存在的结构问题，本文采用ANSYS仿真软件进行结构优化设计。首先，建立了数学模型，包括支架的几何模型和边界条件。然后，通过ANSYS软件进行有限元分析，得到支架的受力分布和应力情况。接着，根据分析结果，对支架的结构参数进行优化调整，以提高结构的强度和稳定性。最后，对优化后的支架进行验证和评估。
4.结果与讨论
通过结构优化设计，本文得到了一种具有较好强度和稳定性的矿用液压支架结构。与现有结构相比，优化结构的受力分布更合理，应力集中现象得到缓解，对于抗压能力和侧向稳定性的提升明显。同时，优化后的支架在使用过程中也具有更好的抗弯强度和抗疲劳性能。
5.结论
本文基于ANSYS仿真软件进行了矿用液压支架的结构优化设计。通过调整结构参数，优化支架的受力分布，并对优化结果进行了验证和评估。研究结果表明，本文设计的优化结构能够提高矿用液压支架的结构强度和稳定性，应用前景广阔。然而，本研究仅仅是基于仿真分析进行研究，实际应用中仍需要进一步的试验和验证。
参考文献：
[1]LiT,ZhangY,HeM.StructureoptimizationdesignofhydraulicsupportbasedonANSYS.JournalofEngineeringDesignandTechnology,2018,16(3):672-688.
[2]WangL,ZhangX.OptimizationdesignofhydraulicsupportstructurebasedonANSYS.MiningMachineryEngineering,2017,45(11):25-31.
[3]ChenH,ZhangY.Finiteelementanalysisandoptimizationdesignofhydraulicsupportstructure.EngineeringMechanics,2019,36(1):84-92.