一种输送机机头三角架强度的计算系统、方法及相关设备技术方案

本发明专利技术公开了一种输送机机头三角架强度的计算系统、方法及相关设备，可用于输送机机头三角架的强度分析计算，其通过对输送机机头三角架模型的参数化建模，网格划分和边界载荷条件施加，快速计算得到输送机机头在不同工况下的应力云图和变形云图。本发明专利技术提供的方案可以快速完成不同输送带张力下输送机机头三角架的强度分析计算，操作简单。操作简单。操作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种输送机机头三角架强度的计算系统、方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及计算机技术，具体涉及煤炭工业领域中输送机机头三角架强度确定技术。

技术介绍

[0002]机头三角架的强度计算是带式输送机总体设计的一个重要部分，主要用于分析机头三角架在输送带张力作用下的受力，优化与改进机头三角架的形状和结构尺寸。当带式输送机开始工作后，输送机上的输送带张力会随着时间发生改变，输送带张力会在某一时候达到最大值，如果当到机头三角架上承受的应力超过其结构屈服强度后，机头三角架的可靠性就会降低，长期下来会引起设备的损坏。因此在结构设计时，必须对机头三角架的强度进行研究分析，以保证输送机长期稳定地运行。
[0003]现有针对机头三角架强度的计算确定方式主要有二种：
[0004]第一种是采用经典力学公式推导与计算的方式，将机头三角架等效成悬臂梁，计算出三角架各个关键位置的平均应力，由于计算时模型简化过多，计算值也较保守，而且不能计算出关键点的真实应力和圆角处的真实应力。
[0005]第二种是通过三维软件建模方式，由前处理软件进行网格划分，最后导入到有限元软件进行计算，该方法能够精确地计算出机头三角架的各处应力，但是每次更换筋板厚度或者调整加强筋的位置，就需要花费大量时间来重新建模与画网格，容易出现操作失误，更关键地是不同研发人员在计算时的模型与网格处理方法也会有所不同，从而使得计算结果存在一定的偏差。

技术实现思路

[0006]针对现有机头三角架强度确定方案所存在精度差，操作复杂的问题，本专利技术的目的在于提供一种输送机机头三角架强度计算方案，其能够快速且精确的完成不同输送带张力下输送机机头三角架的强度分析计算，操作简单。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种输送机机头三角架强度计算系统，所述系统包括：
[0008]载荷计算模块，所述载荷计算模块用于计算输送带张力施加给机头三角架的载荷；
[0009]参数获取模块，所述参数获取模块至少获取机头三角架的单元类型和材料属性参数、立架尺寸参数、斜架尺寸参数、以及获取载荷计算模块计算得到的输送带张力施加给机头三角架的载荷；
[0010]计算模块，所述计算模块根据参数获取模块所获取到的各项参数自动生成对应几何模型；再设置生成有限元网格的全局体积尺寸，采用自由划分模式对三角架几何结构进行有限元网格划分；再针对生成的有限元模型添加约束及载荷；最后设置的载荷步计算得到输送机机头三角架强度。
[0011]进一步的，所述计算模块包括几何建模子模块，有限元建模子模块，边界条件构建子模块以及计算处理子模块，
[0012]所述几何建模子模块根据参数获取模块所获取到的各项参数自动生成对应几何模型；
[0013]所述有限元建模子模块根据几何建模子模块中的几何模型进行有限元网格划分；这里的有限元建模通过将结构分割成一个个单元模型以等效实际结构模型，通过设定有限元模型的全局体积尺寸和自由划分方法，自动将几何模型划分成有限元模型，有限元模型应包含所有的几何模型特征，与几何模型一致，这样才能保证求解的精度；
[0014]所述边界条件构建子模块在有限元建模子模块上建立，通过直接位移约束方法，参照三角架实际的安装工况，在三角架底板有限元模型的底面施加全约束，即底板的地面不允许发生移动，参照三角架实际的受力情况，在相应的受力处施加载荷，这样求解得到的结果才符合实际；
[0015]所述计算处理子模块在边界条件子模块的基础上，采用静力学模块求解器，设置计算所需要的载荷步，最后进行求解。
[0016]进一步的，所述几何建模子模块首先完成建立立架模型与斜架模型；
[0017]并在建立的立架模型基础上，依次进行底板建模、竖板建模、横板建模、顶部加强筋板建模；在建立的斜架模型基础上，依次进行底板建模、斜板建模、横板建模、顶部加强筋板建模；在此基础上，以斜架中除底板的几何模型进行模型旋转；
[0018]接着分别以斜架模型底板底面和立架模型中右侧竖板端面为基准进行布尔操作求差；
[0019]最后对整体模型进行布尔操作求和。
[0020]进一步的，所述有限元建模子模块通过设定有限元模型的全局体积尺寸和自由划分方法，将几何模型离散成一个个有限元单元，每个单元具有简单的形态(如六面体或四面体)，通过求解各个单元上节点的位移，最后组合形成整个模型的结果。
[0021]进一步的，所述边界条件构建子模块采用直接位移约束法，根据三角架实际的安装工况来设定，在三角架底板的底面施加全约束，即底板的地面所有的自由度都为0，参照三角架实际的受力情况，在相应的受力处施加载荷。
[0022]进一步的，所述计算处理子模块根据有限元中离散元的思想，在把几何结构划分成一个个有限元单元后，再通过求解一个个单元的位移，在保证单元之间几何相容的前提下，最终整合得到整体的应力与位移。
[0023]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种输送机机头三角架强度计算方法，包括：
[0024]计算输送带张力施加给机头三角架的载荷；
[0025]获取输送机机头三角架的单元类型和材料属性参数、立架尺寸参数、斜架尺寸参数；
[0026]根据参数获取模块所获取到的各项参数生成对应几何模型；再设置生成有限元网格的全局体积尺寸，采用自由划分模式对三角架几何结构进行有限元网格划分；再针对生成的有限元模型添加约束及载荷；最后设置的载荷步计算得到输送机机头三角架强度。
[0027]进一步的，所述方法再根据获取到的各项参数进行计算时，包括：
[0028]根据所获取到的各项参数，采用可参数化机头三角架强度计算模型自动生成对应
几何模型；
[0029]建立有限元模型，根据几何建模子模块中的几何模型进行有限元网格划分，有限元建模是将结构分割成若干单元模型以等效实际结构模型，通过设定有限元模型的全局体积尺寸和自由划分方法，自动将几何模型划分成有限元模型，有限元模型应包含所有的几何模型特征，与几何模型一致，由此来保证求解的精度；
[0030]建立边界条件，在有限元建模子模块上建立，通过直接位移约束方法，参照三角架实际的安装工况，在三角架底板有限元模型的底面施加全约束，即底板的地面不允许发生移动，参照三角架实际的受力情况，在相应的受力处施加载荷，这样求解得到的结果才符合实际；
[0031]求解计算，在边界条件子模块的基础上，采用静力学模块求解器，设置计算所需要的载荷步，最后进行求解。
[0032]进一步的，所述方法在建立几何模型时，首先完成建立立架模型与斜架模型；
[0033]并在建立的立架模型基础上，依次进行底板建模、竖板建模、横板建模、顶部加强筋板建模；在建立的斜架模型基础上，依次进行底板建模、斜板建模、横板建模、顶部加强筋板建模；在此基础上，以斜架中除底板的几何模型进行模型旋转；
[0034]接着分别以斜架模型底板底面和立架模型中右侧竖板端面为基准进行布尔操作求差；
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输送机机头三角架强度计算系统，其特征在于，所述系统包括：载荷计算模块，所述载荷计算模块用于计算输送带张力施加给机头三角架的载荷；参数获取模块，所述参数获取模块至少获取机头三角架的单元类型和材料属性参数、立架尺寸参数、斜架尺寸参数、以及获取载荷计算模块计算得到的输送带张力施加给机头三角架的载荷；计算模块，所述计算模块根据参数获取模块所获取到的各项参数自动生成对应几何模型；再设置生成有限元网格的全局体积尺寸，采用自由划分模式对三角架几何结构进行有限元网格划分；再针对有限元模型添加约束及载荷；最后设置的载荷步计算得到输送机机头三角架强度。2.根据权利要求1所述的输送机机头三角架强度计算系统，其特征在于，所述计算模块包括几何建模子模块，有限元建模子模块，边界条件构建子模块以及计算处理子模块，所述几何建模子模块根据参数获取模块所获取到的各项参数自动生成对应几何模型；所述有限元建模子模块根据几何建模子模块中的几何模型进行有限元网格划分；所述边界条件构建子模块在有限元建模子模块上建立，通过直接位移约束方法，依据三角架实际的安装工况，在三角架底板有限元模型的底面施加全约束；所述计算处理子模块在边界条件子模块的基础上，采用静力学模块求解器，设置计算所需要的载荷步，最后进行求解。3.根据权利要求2所述的输送机机头三角架强度计算系统，其特征在于，所述几何建模子模块首先完成建立立架模型与斜架模型；并在建立的立架模型基础上，依次进行底板建模、竖板建模、横板建模、顶部加强筋板建模；在建立的斜架模型基础上，依次进行底板建模、斜板建模、横板建模、顶部加强筋板建模；在此基础上，以斜架中除底板的几何模型进行模型旋转；接着分别以斜架模型底板底面和立架模型中右侧竖板端面为基准进行布尔操作求差；最后对整体模型进行布尔操作求和。4.根据权利要求2所述的输送机机头三角架强度计算系统，其特征在于，所述有限元建模子模块通过设定有限元模型的全局体积尺寸和自由划分方式，将几何模型离散成若干有限元单元，每个单元具有简单的形态，通过求解各个单元上节点的位移，最后组合形成整个模型的结果。5.根据权利要求2所述的输送机机头三角架强度计算系统，其特征在于，所述计算处理子模块根据有限元中离散元的原理，在把几何结构划分成一个个有限元单元后，再通过求解每个单元的位移，在保证单元之间几何相容的前提下，最终整合得到整体的应力与位移。6.一种输送机机头三角架强度计算方法，其特征在于，包括：计算输送带张力施加给机头三角架的载荷；获取输送机机头三角架的单元类型和材料属性参数、立架尺寸参数、斜架尺寸参数；根据参数获取模块所获取到的各项参数生成对应几何模型，再设置生成有限元网格的全局体积尺寸，采用自由划分模式对三角架几...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯渊，王心茹，郑祝平，郑立波，罗一鸣，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司，
类型：发明
国别省市：