本文關(guān)鍵詞：錘擊聲學(xué)法錨桿軸力監(jiān)測裝置的設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著世界各地頻頻報導(dǎo)出某某礦井出現(xiàn)塌方,并給社會造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡,巷道的安全問題越來越引起人們的重視。錨桿支護作為巷道的一種主要支護形式,它的安全問題成為許多煤礦安全研究工作者的研究熱點�，F(xiàn)有的監(jiān)測裝置大致分為兩種,一種是需要電源供電,這類監(jiān)測裝置能夠較準(zhǔn)確地實現(xiàn)對錨桿的監(jiān)測,避免塌方事故發(fā)生,但同時為礦下的防爆工作提出了更高的要求;另一種是機械結(jié)構(gòu)式,該類監(jiān)測裝置可以較好的消除安全隱患,但由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、成本較高及體積較大等因素并沒有得到廣泛的應(yīng)用。針對目前監(jiān)測裝置存在的問題,本文提出了一種錘擊聲學(xué)法錨桿軸力監(jiān)測裝置,通過理論分析、ANSYS結(jié)構(gòu)模態(tài)仿真分析以及Virtual.lab acoustic聲場仿真分析,確定該裝置各結(jié)構(gòu)尺寸大小,實現(xiàn)了通過聲音頻率大小判斷錨桿軸力大小的目的。該監(jiān)測裝置是根據(jù)結(jié)構(gòu)固有頻率與其內(nèi)部應(yīng)力之間的線性關(guān)系,通過改變監(jiān)測裝置所承受載荷大小來改變它的固有頻率,監(jiān)測裝置自由振動的頻率為其固有頻率,因此可以通過監(jiān)測裝置振動頻率的大小判斷錨桿軸向力大小。本文首先按振動體的振動形式分徑向振動和軸向振動兩種結(jié)構(gòu)進行討論分析,對這兩種結(jié)構(gòu)的監(jiān)測裝置分別進行結(jié)構(gòu)強度、模態(tài)以及受到一定大小錘擊力時振動響應(yīng)和輻射聲場分析,得出監(jiān)測裝置振動體做軸向振動時的監(jiān)測結(jié)果優(yōu)于振動體做徑向振動時的結(jié)果。因此,選擇環(huán)形板作為振動體,并確定監(jiān)測裝置由上蓋和下部托盤兩部分組成,下部托盤包括底座和環(huán)形板兩部分。最后在結(jié)構(gòu)尺寸和監(jiān)測參數(shù)兩個方面對監(jiān)測裝置的性能進行分析。分析結(jié)果如下:(1)對監(jiān)測裝置三個結(jié)構(gòu)尺寸分析可以得出,通過外伸長度L可以改變聲音頻率隨載荷變化區(qū)間的位置,但區(qū)間大小不變,進而可以將聲音的頻率控制在低頻區(qū)域;通過錐度α和軸向距離h可以改變聲音頻率隨載荷變化區(qū)間的大小,進而可以實現(xiàn)對監(jiān)測裝置靈敏度的調(diào)節(jié),但會受到監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度的限制。(2)對五個監(jiān)測參數(shù)分析可以得出,載荷變化17.8 t,聽到聲音的頻率變化216.92 Hz;錘擊力允許在3-10N范圍內(nèi)變化,錘擊點的位置可以在環(huán)形板整個圓周范圍內(nèi),其達(dá)到的監(jiān)測效果一樣,且方便人為操作;監(jiān)測時,工作人員應(yīng)該站在與錨桿軸線呈75度角范圍內(nèi),最好是沿監(jiān)測裝置軸線延長線附近,這樣聽到聲音的效果最佳,得到的監(jiān)測結(jié)果更加準(zhǔn)確;監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)阻尼比對聲音的聲壓幅值會有影響,但不影響對聲音頻率的識別,可以不予考慮。
【關(guān)鍵詞】：錨桿軸力監(jiān)測 錘擊 固有頻率 自由振動 聲音頻率
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD353.6;TP274
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 本課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)12-17
• 1.2.1 供電型錨桿監(jiān)測裝置12-16
• 1.2.2 機械結(jié)構(gòu)式錨桿監(jiān)測裝置16-17
• 1.3 本課題研究的內(nèi)容與方法17-19
• 第二章 錨桿軸力監(jiān)測裝置設(shè)計理論19-25
• 2.1 錨桿的分類19-20
• 2.2 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形圓板的自由振動20-22
• 2.3 結(jié)構(gòu)固有頻率與其應(yīng)力的關(guān)系22-23
• 2.4 錘擊聲學(xué)法錨桿軸力監(jiān)測裝置的工作原理23-25
• 第三章 徑向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析25-37
• 3.1 徑向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計25-26
• 3.2 徑向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度分析26-28
• 3.2.1 承載體強度理論計算26-27
• 3.2.2 整體結(jié)構(gòu)強度分析27-28
• 3.2.3 監(jiān)測裝置各部件材料的選擇28
• 3.3 徑向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)分析28-29
• 3.4 徑向振動體監(jiān)測裝置聲場分析29-35
• 3.4.1 錘擊激勵30-31
• 3.4.2 徑向振動體監(jiān)測裝置振動響應(yīng)分析31-32
• 3.4.3 聲場分析方法的選擇32-33
• 3.4.4 聲學(xué)網(wǎng)格大小的確定33-34
• 3.4.5 徑向振動體監(jiān)測裝置輻射聲場分析34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第四章 軸向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析37-51
• 4.1 軸向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計37-38
• 4.2 軸向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度分析及材料選擇38-40
• 4.2.1 監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度分析38-40
• 4.2.2 監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)材料的選擇40
• 4.3 軸向振動體監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)分析40-42
• 4.3.1 監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)的固有頻率與主振型40-42
• 4.3.2 載荷與結(jié)構(gòu)固有頻率之間的關(guān)系42
• 4.4 軸向振動體監(jiān)測裝置聲場分析42-45
• 4.4.1 監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)分析42-43
• 4.4.2 軸向振動體監(jiān)測裝置的聲學(xué)網(wǎng)格43
• 4.4.3 監(jiān)測裝置輻射聲場分析43-45
• 4.5 下部托盤結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計45
• 4.6 下部托盤結(jié)構(gòu)的可行性分析45-50
• 4.6.1 結(jié)構(gòu)強度計算45-46
• 4.6.2 監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)分析46-48
• 4.6.3 監(jiān)測裝置輻射聲場分析48-50
• 4.7 本章小結(jié)50-51
• 第五章 結(jié)構(gòu)尺寸對監(jiān)測裝置性能的影響51-65
• 5.1 錘擊聲學(xué)法錨桿軸力監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)尺寸介紹51
• 5.2 外伸長度對監(jiān)測裝置性能的影響51-55
• 5.2.1 對監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度的影響52-53
• 5.2.2 外伸長度對裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響53-54
• 5.2.3 對監(jiān)測裝置輻射聲場的影響54-55
• 5.3 錐度對監(jiān)測裝置性能的影響55-59
• 5.3.1 不同錐度的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度分析55-56
• 5.3.2 監(jiān)測裝置不同錐度下結(jié)構(gòu)模態(tài)分析56-58
• 5.3.3 不同錐度下監(jiān)測裝置的聲場分析58-59
• 5.4 軸向距離對監(jiān)測裝置性能的影響59-63
• 5.4.1 軸向距離對監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)強度的影響59-61
• 5.4.2 軸向距離對監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響61-62
• 5.4.3 不同軸向距離下監(jiān)測裝置輻射聲場分析62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 第六章 錘擊聲學(xué)法錨桿軸力監(jiān)測裝置性能分析65-79
• 6.1 監(jiān)測裝置所承受載荷大小的分析65-69
• 6.1.1 載荷的設(shè)定65
• 6.1.2 載荷大小對監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響65-67
• 6.1.3 載荷大小對監(jiān)測裝置輻射聲場的影響67-69
• 6.2 錘擊力大小分析69-71
• 6.2.1 錘擊力大小對結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的影響69-70
• 6.2.2 錘擊力大小對輻射聲場的影響70-71
• 6.3 錘擊點的位置分析71-73
• 6.3.1 錘擊點位置對監(jiān)測裝置振動響應(yīng)的影響71-73
• 6.3.2 錘擊點位置對輻射聲場的影響73
• 6.4 監(jiān)測者所處場點的位置分析73-77
• 6.4.1 場點與監(jiān)測裝置之間的距離73-75
• 6.4.2 場點所處監(jiān)測裝置的方位75-77
• 6.5 結(jié)構(gòu)阻尼比對監(jiān)測裝置性能的影響77-78
• 6.6 本章小結(jié)78-79
• 第七章 展望與總結(jié)79-81
• 7.1 本文總結(jié)79-80
• 7.2 不足與展望80-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果87

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  本文關(guān)鍵詞：錘擊聲學(xué)法錨桿軸力監(jiān)測裝置的設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：420804