基于动态耦合计算的桁架设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态耦合计算的桁架设计方法，包括建立管带机输送圆管胶带及支撑托辊模型；采用离散元的方法计算散装颗粒物料对输送胶带和支撑托辊的压力，以作为有限元分析时的载荷输入条件；确定散料对输送胶带和托辊的作用力，采用有限元的方法建立支撑桁架及隔板模型进行应力和应变分析，根据应力和应变分析结果对桁架结构性能进行分析评估。与现有技术相比，本发明专利技术针对圆管带式输送机在某种具体输送线路规划情况下的输送作用载荷和桁架结构受力情况分别加以研究，能够全过程、动态化、系统地评估桁架结构性能表现，并作为指导设计的依据。导设计的依据。导设计的依据。

【技术实现步骤摘要】
基于动态耦合计算的桁架设计方法


[0001]本专利技术属于矿山设备
，具体涉及一种基于动态耦合计算的桁架设计方法，主要应用于矿山设备的效率提高。

技术介绍

[0002]在电力、港口、冶金、化工、矿山行业中，依据实际地形地貌管带机输送线路复杂，输送物料涉及到多种类型，有煤炭、矿石、砂石、石灰石等，不同的物料其密度、水分和力学作用系数也不同，需保证输送能力所需输送结构和路线布置相互匹配；圆管胶带作为输送散料的关键结构，其在实际工作过程中受力较为复杂，包含扭转、弯曲、冲击、振动、内部挤压等多种载荷；常规的静力学分析和刚体简化动力学计算难以考虑到物料性质及动态输送过程中的复杂因素交叉作用，很难将结构运动、动力学力学表现、局部性能表现的全貌有机结合表述。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种基于动态耦合计算的桁架设计方法，以解决常规的静力学分析和刚体简化动力学计算难以考虑到物料性质及动态输送过程中的复杂因素交叉作用的难题。
[0004]本专利技术公开了一种基于离散元和有限元动态耦合计算的桁架性能评估方法，包括如下步骤：
[0005]步骤a)建立管带机输送圆管胶带及支撑托辊模型；
[0006]步骤b)采用离散元的方法计算散装颗粒物料对输送胶带和支撑托辊的压力，以作为有限元分析时的载荷输入条件；
[0007]步骤c)确定散料对输送胶带和托辊的作用力，采用有限元的方法建立支撑桁架及隔板模型进行应力和应变分析，根据应力和应变分析结果对桁架结构性能进行分析评估。
[0008]进一步，步骤a建立管带机输送圆管胶带及支撑托辊模型，具体包括以下步骤：
[0009]步骤a1)根据输送路线桁架结构的几何尺寸建立输送路线结构的三维模型，并将其导入到有限元软件中，形成有限元模型；
[0010]步骤a2)在有限元软件中定义桁架结构的材料特性，对桁架结构划分有限元网格，定义各零部件之间的接触方法，根据桁架结构、参数特点、工作方式定义边界条件，根据三维模型和材料特性建立输送路线结构的有限元模型；
[0011]步骤a3)在有限元软件中，基于散料料性用形成输送来料。
[0012]进一步，步骤b为根据步骤a提供的输送路线圆管胶带结构和支撑托辊结构的三维模型，采用离散元的方法模拟输送过程，计算散装颗粒物料对圆管胶带和支撑托辊结构的作用力。
[0013]进一步，步骤b包括：
[0014]步骤b1)基于散料料性数据就输送过程开展散料流动性分析，进行输送过程的状
态求解，提取散装颗粒物料对输送胶带及托辊托辊支撑结构的作用力，以作为桁架钢结构有限元分析时的载荷输入条件；
[0015]步骤b2)将物料对桁架结构的作用力作为载荷分时间步长全过程施加到有限元模型上，根据施加载荷和边界条件逐个进行有限元分析，即每个时间节点对应的受力状态进行独立工况分析，但该计算过程保持连续。
[0016]进一步，步骤c)具体包括：
[0017]步骤c1)采用有限元的方法对桁架钢结构整体的应力、应变等结果数据，结合取料能力对装置的受力情况进行综合评估；
[0018]步骤c2)获取桁架结构进一步调整输送路线的转弯半径、扭转走向以及支撑隔板间距，优化桁架设计结构。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术针对圆管带式输送机在某种具体输送线路规划情况下的输送作用载荷和桁架结构受力情况分别加以研究，能够全过程、动态化、系统地评估桁架结构性能表现，并作为指导设计的依据。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1提供的基于动态耦合计算的桁架设计方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0022]下文将结合具体实施例对本专利技术的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。
[0023]除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
[0024]如图1所示的基于动态耦合计算的桁架设计方法，步骤如下：
[0025]1、建立管带机输送路线中圆管胶带、支撑托辊、桁架结构的三维模型，保证设计结构的完整评估；
[0026]2、基于散料实际料性(含水率、颗粒度、摩擦力、回弹系数等)和料堆形态，采用离散元的方法计算并提取散装颗粒物料对圆管胶带及托辊结构的整个输送过程的作用力，全方位更为真实的还原实际载荷情况；
[0027]3、借助离散元计算方法所得到的受力载荷谱，包含输送圆管胶带及托辊的空间坐标信息和时间定为信息，从空间域和时间域施加于整个输送路线桁架钢结构的有限元模型，全输送过程分时间步长动态计算输送钢结构的应力和应变状态。
[0028]以上，对本专利技术的实施方式进行了说明。但是，本专利技术不限定于上述实施方式。凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动态耦合计算的桁架设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a)建立管带机输送圆管胶带及支撑托辊模型；步骤b)采用离散元的方法计算散装颗粒物料对输送胶带和支撑托辊的压力，以作为有限元分析时的载荷输入条件；步骤c)确定散料对输送胶带和托辊的作用力，采用有限元的方法建立支撑桁架及隔板模型进行应力和应变分析，根据应力和应变分析结果对桁架结构性能进行分析评估。2.根据权利要求1所述的基于动态耦合计算的桁架设计方法，其特征在于，步骤a建立管带机输送圆管胶带及支撑托辊模型，具体包括以下步骤：步骤a1)根据输送路线桁架结构的几何尺寸建立输送路线结构的三维模型，并将其导入到有限元软件中，形成有限元模型；步骤a2)在有限元软件中定义桁架结构的材料特性，对桁架结构划分有限元网格，定义各零部件之间的接触方法，根据桁架结构、参数特点、工作方式定义边界条件，根据三维模型和材料特性建立输送路线结构的有限元模型；步骤a3)在有限元软件中，基于散料料性用形成输送来料。3.根据权利要求1所述的基于动态耦合计算的桁架设计方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚一男，李杰，
申请(专利权)人：泰富重工制造有限公司，
类型：发明
国别省市：