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弯曲钢丝绳股内钢丝应力应变数值模拟

发布时间:2022-02-07 17:03 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

钢丝绳作为承载与传动构件,其安全可靠性对于矿山提升系统的安全、高效和稳定具有重要意义。钢丝绳经过滑轮或卷筒时,会由于弯曲而产生弯曲应力,钢丝绳横截面上和沿钢丝绳长


钢丝绳作为承载与传动构件,其安全可靠性对于矿山提升系统的安全、高效和稳定具有重要意义。钢丝绳经过滑轮或卷筒时,会由于弯曲而产生弯曲应力,钢丝绳横截面上和沿钢丝绳长度方向不同位置处钢丝的弯曲应力均不相同。弯曲状态下,钢丝绳受反复的弯曲以及与绳槽接触产生的挤压力、摩擦力等导致了钢丝绳的磨损和疲劳比平直状态更为复杂。
近年来有限元法在钢丝绳研究领域有较广泛的应用。国内外学者建立了平直单捻钢丝绳有限元分析模型-1,分析在轴向载荷作用下单捻钢丝绳的性能特性。C.Erdonmez以建立了平直6×7IWRC钢丝绳数学模型,分析在不同载荷下钢丝绳绳芯的应变,并进行了试验验证。孙建芳以对简单直股和独立绳芯进行了应力分析。马军等在忽略钢丝的挤压收缩特性基础上,在ANSYS中建立了6×7+IWRC钢丝绳右同向捻和右交互捻的实体模型,采用有限元方法研究了钢丝绳股内钢丝应力-应变分布,并通过拉伸变形试验验证模型正确性。吴娟叫等建立了6x
36WS-IWRC2种捻向钢丝绳有限元分析模型,分析2种捻向钢丝绳外股层钢丝应力及变形分布规律。
王大刚2-1]建立了6×19+IWS钢丝绳有限元模型,对钢丝微动磨损和疲劳寿命进行了有限元分析。综上所述,国内外文献中对于弯曲状态下钢丝绳性能的研究相对较少。而钢丝绳在工作过程中不可避免要受到弯曲的作用,因此研究弯曲状态下钢丝绳的受力状态对于钢丝绳安全性能评估和寿命预测非常重要。本文以6×7IWRC钢丝绳为研究对象(图1),分析钢丝绳在弯曲状态下的力学模型及应力应变分布规律。该绳由中心股和外股层组成。中心股侧丝和外股层股芯丝为一次捻制而成,外股层侧丝均为二次捻制钢丝。
4结论
(1)建立了弯曲状态下6×7IWRC钢丝绳数学模型及有限元分析模型。
(2)对比同向捻与交互捻钢丝绳模型计算结果,弯曲钢丝绳在受轴向拉伸载荷作用下,同向捻和交互捻钢丝绳最大等效应力均发生在钢丝绳内部。
(3)交互捻钢丝绳的二次捻制钢丝等效应力变化幅度明显高于同向捻钢丝绳,变形变化幅度低于同向捻钢丝绳。
(4)通过模拟仿真计算与钢丝绳拉伸试验对比,在误差允许的范围内,模拟仿真值与试验数据值基本吻合,验证了模型的正确性。


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