【摘要】：鋼絲繩芯輸送帶具有抗拉強(qiáng)度高、耐摩擦能力大、抗沖擊能力強(qiáng)以及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于煤炭、礦山、港口、電力等領(lǐng)域。然而鋼絲繩芯接頭區(qū)域是整條輸送帶中最為薄弱的環(huán)節(jié),經(jīng)常出現(xiàn)接頭變形,導(dǎo)致強(qiáng)度下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成斷帶事故。為了定量揭示接頭變形規(guī)律,為輸送帶設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供依據(jù),本文采用有限元軟件(Abaqus)對(duì)鋼絲繩芯輸送帶接頭變形與強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行有限元仿真分析,主要的研究工作如下:1.在Abaqus中建立了鋼絲繩芯輸送帶接頭模型,模型由上下覆蓋膠、鋼絲繩和失效單元層三部分組成。選用Mooney-Rivlin模型來描述鋼絲繩芯輸送帶中上下覆蓋膠的力學(xué)行為,將鋼絲繩截面幾何進(jìn)行簡化,由圓柱體表達(dá),使用失效單元層模擬鋼絲繩與上下覆蓋膠之間的粘接關(guān)系。2.對(duì)單根鋼絲繩接頭模型進(jìn)行力學(xué)分析并進(jìn)行仿真,將仿真結(jié)果與拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,通過對(duì)比鋼絲繩、上下覆蓋膠和粘合層的變化情況以及鋼絲繩抽出力隨時(shí)間的變化趨勢,驗(yàn)證了有限元模型及仿真結(jié)果的正確性,并對(duì)不同因素下的單根鋼絲繩模型進(jìn)行了仿真分析。3.對(duì)多根鋼絲繩接頭模型進(jìn)行力學(xué)分析,通過驗(yàn)證多根鋼絲繩有限元模型的正確性,進(jìn)一步改變接頭鋼絲繩排布方式、鋼絲繩排布間距以及鋼絲繩排布位置等因素進(jìn)行仿真分析,總結(jié)出不同因素影響下接頭強(qiáng)度的變化規(guī)律,為鋼絲繩芯輸送帶接頭綜合性能分析奠定了基礎(chǔ)。4.對(duì)鋼絲繩芯輸送帶接頭在實(shí)際使用過程中常見的接頭變形進(jìn)行了仿真分析,得出不同因素對(duì)接頭綜合性能的影響,總結(jié)出這些接頭變形與接頭整體強(qiáng)度之間的定量關(guān)系,并將其應(yīng)用到鋼絲繩芯輸送帶無損監(jiān)測系統(tǒng)中,可定量地判斷出鋼絲繩芯輸送帶接頭性能。本文的研究結(jié)果可為鋼絲繩芯輸送帶安全檢測、接頭性能分析、維護(hù)及更新提供理論依據(jù);延長鋼絲繩芯輸送帶及接頭的使用壽命,預(yù)防斷帶事故的發(fā)生,提高生產(chǎn)效率,具有較高的應(yīng)用價(jià)值;也為優(yōu)化鋼絲繩芯輸送帶接頭的設(shè)計(jì)和制作提供一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

還原鋼絲繩的原貌會(huì)帶來一定的困難，后續(xù)的網(wǎng)格設(shè)置及接觸關(guān)系設(shè)定也將不容逡逑易實(shí)現(xiàn)。為降低建模難度及減少有限元模型分析的工作量，在保證計(jì)算結(jié)果精確逡逑度的基礎(chǔ)上，對(duì)接頭模型的鋼絲繩進(jìn)行簡化處理，用圓柱代替鋼絲繩。圖２－１為逡逑通過Ａｂａｑｕｓ／ＣＡＥ建立的單根鋼絲繩接頭有限元模型。逡逑橡膠逡逑圖２－１單根鋼絲繩芯接頭有限元模型逡逑２．３材料本構(gòu)關(guān)系的定義逡逑圖２－２為鋼絲繩芯輸送帶接頭有限元模型的材料定義區(qū)域。模型由鋼絲繩、逡逑上下覆蓋膠及失效單元三部分組成，其分別對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)試樣中的鋼絲繩、上下覆蓋逡逑膠及上下覆蓋膠與鋼絲繩之間的粘合層。仿真中需要分別對(duì)鋼絲繩、上下覆蓋膠逡逑及失效單元定義材料屬性。逡逑８逡逑

３．１鋼絲繩材料的選擇逡逑仿真中將鋼絲繩定義為普通的線彈性材料，其材料參數(shù)設(shè)置為：彈性模量逡逑邋＝邋２１０ＧＰａ，泊松比ｗ邋＝邋０．２８，密度二Ｔ．ＳＳｘＨ＾Ｔｏｎ／ｍｎｖ１。在鋼絲繩芯輸送帶逡逑頭模型仿真中，接頭模型被施力后上下覆蓋膠的變形是很明顯的，，而鋼絲繩相逡逑于上下覆蓋膠變形量是非常小的，以至于可以忽略不計(jì)，且在仿真分析中，假逡逑鋼絲繩沒有變形且不參與仿真計(jì)算，因此，將鋼絲繩定義為剛體。通過仿真與逡逑驗(yàn)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，誤差在可接受范圍內(nèi)，可以認(rèn)為將鋼絲繩定義為剛體做法是可逡逑的，這樣既節(jié)省了計(jì)算時(shí)間又提高了仿真效率。逡逑．２上下覆蓋膠材料的選擇逡逑對(duì)于鋼絲繩芯輸送帶接頭模型的仿真模擬，最為困難的問題是上下覆蓋膠材逡逑參數(shù)的確定，上下覆蓋膠的主要成分為橡膠。近幾年，關(guān)于橡膠材料在各種結(jié)逡逑和條件下的行為建模的問題己得到廣泛研究ｍ。由于橡膠是一種特殊材料，相逡逑的性質(zhì)取決于其成分及特殊成分的含量Ｍ。在進(jìn)行接頭鋼絲繩搭接時(shí)，對(duì)鋼絲逡逑，
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH222

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