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彎曲鋼絲繩股內(nèi)鋼絲應力應變數(shù)值模擬
發(fā)布時間：2022-02-07 17:03 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
鋼絲繩作為承載與傳動構(gòu)件，其安全可靠性對于礦山提升系統(tǒng)的安全、高效和穩(wěn)定具有重要意義。鋼絲繩經(jīng)過滑輪或卷筒時，會由于彎曲而產(chǎn)生彎曲應力，鋼絲繩橫截面上和沿鋼絲繩長
鋼絲繩作為承載與傳動構(gòu)件，其安全可靠性對于礦山提升系統(tǒng)的安全、高效和穩(wěn)定具有重要意義。鋼絲繩經(jīng)過滑輪或卷筒時，會由于彎曲而產(chǎn)生彎曲應力，鋼絲繩橫截面上和沿鋼絲繩長度方向不同位置處鋼絲的彎曲應力均不相同。彎曲狀態(tài)下，鋼絲繩受反復的彎曲以及與繩槽接觸產(chǎn)生的擠壓力、摩擦力等導致了鋼絲繩的磨損和疲勞比平直狀態(tài)更為復雜。
近年來有限元法在鋼絲繩研究領(lǐng)域有較廣泛的應用。國內(nèi)外學者建立了平直單捻鋼絲繩有限元分析模型-1，分析在軸向載荷作用下單捻鋼絲繩的性能特性。C.Erdonmez以建立了平直6×7IWRC鋼絲繩數(shù)學模型，分析在不同載荷下鋼絲繩繩芯的應變，并進行了試驗驗證。孫建芳以對簡單直股和獨立繩芯進行了應力分析。馬軍等在忽略鋼絲的擠壓收縮特性基礎(chǔ)上，在ANSYS中建立了6×7+IWRC鋼絲繩右同向捻和右交互捻的實體模型，采用有限元方法研究了鋼絲繩股內(nèi)鋼絲應力-應變分布，并通過拉伸變形試驗驗證模型正確性。吳娟叫等建立了6x
36WS-IWRC2種捻向鋼絲繩有限元分析模型，分析2種捻向鋼絲繩外股層鋼絲應力及變形分布規(guī)律。
王大剛2-1]建立了6×19+IWS鋼絲繩有限元模型，對鋼絲微動磨損和疲勞壽命進行了有限元分析。綜上所述，國內(nèi)外文獻中對于彎曲狀態(tài)下鋼絲繩性能的研究相對較少。而鋼絲繩在工作過程中不可避免要受到彎曲的作用，因此研究彎曲狀態(tài)下鋼絲繩的受力狀態(tài)對于鋼絲繩安全性能評估和壽命預測非常重要。本文以6×7IWRC鋼絲繩為研究對象（圖1），分析鋼絲繩在彎曲狀態(tài)下的力學模型及應力應變分布規(guī)律。該繩由中心股和外股層組成。中心股側(cè)絲和外股層股芯絲為一次捻制而成，外股層側(cè)絲均為二次捻制鋼絲。
4結(jié)論
（1）建立了彎曲狀態(tài)下6×7IWRC鋼絲繩數(shù)學模型及有限元分析模型。
（2）對比同向捻與交互捻鋼絲繩模型計算結(jié)果，彎曲鋼絲繩在受軸向拉伸載荷作用下，同向捻和交互捻鋼絲繩最大等效應力均發(fā)生在鋼絲繩內(nèi)部。
（3）交互捻鋼絲繩的二次捻制鋼絲等效應力變化幅度明顯高于同向捻鋼絲繩，變形變化幅度低于同向捻鋼絲繩。
（4）通過模擬仿真計算與鋼絲繩拉伸試驗對比，在誤差允許的范圍內(nèi)，模擬仿真值與試驗數(shù)據(jù)值基本吻合，驗證了模型的正確性。