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本文以帶式輸送機斷帶事故為出發點,從單根輸送帶的斷芯有限元分析到整根輸送帶橫向斷裂的動態過程進行了一定的研究,得出了如下結論:
1.推導了輸送帶等效彈性模量的表達式,對輸送帶等效彈性模量的非線性特征進行了研究,重點討論了它與輸送帶張力,懸垂度和輸送帶延伸率之間的關系,發現它們之間均存在嚴重的非線性關系,且各自對輸送帶等效彈性模量都具有非常大的影響.因此,在對輸送帶進行動態分析時要考慮等效彈性模量.
2.基于有限元的思想建立了帶式輸送機的數學模型以及輸送機系統的運動微分方程,并對其進行了降階處理.通過實例在乃工項了藝且B環境下對輸送機的斷帶過程進行了動態仿真分析.主要研究了輸送帶斷后在托輥間形成凹陷和反向下滑兩種危害性現象,并討論了其各自與輸送機傾角,運量和斷點位置之間的關系.為今后斷帶保護裝置的設計研究提供一定的理論參考.
3.首次在有限元分析軟件ABAQus中建立了扭轉型鋼絲繩輸送帶的有限元模型.關于輸送帶中鋼絲繩的復雜扭轉結構是否可以簡化為圓柱形的問題,分別建立了圓柱形鋼絲繩和lx3扭轉形鋼絲繩模型,并在單軸拉伸試驗中比較其各自剪應力大小和分布,軸向位移,變形截面和其他各項參數,最終認為雖然將鋼絲繩簡化為圓柱形后能減小建模的工作量和計算時間,但是其計算誤差太大,不能準確模擬現實輸送帶的情況,應盡量避免這種簡化.
4.創新性地應用有限元代替復雜實驗分析輸送帶的力學性能,并在有限元分析軟件ABAQUs中計算了型號為G簽1000的鋼絲繩輸送帶的彈性模量與實驗測量值相比較,盡管仍然存在一定的偏差,總的來說,還是能夠接受的.在驗證了該輸送帶有限元模型準確的同時也證實了該思路的可行性.
5.首次利用有限元分析軟件研究鋼絲繩輸送帶內鋼絲拔出的力學過程,分析了鋼絲繩拔出的階段過程以及各階段的應力分布情況,并預測出了越靠近加載端越容易發生脫粘,滑移摩擦系數越大脫粘擴展的越困難,以及脫粘程度越大脫粘擴展也越容易.
6.針對輸送帶斷芯的情況進行了一定的分析研究,討論了鋼絲繩芯斷裂的各種原因以及不同斷芯位置,斷芯長度以及帶長對輸送帶的伸長量和撓度的影響,得出當斷裂距離小于輸送帶總長的1.6%時輸送帶的斷裂影響不大,但是一旦斷裂距離達到輸送帶總長的1.6%后力學性能會出現明顯的下降,此時應給予高度重視.
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