煤矿液压支架在实际工况下的结构有限元应力分析李旭东（山西铺龙湾煤业有限公司，山西左云037100）摘要：主要对液压支架的结构进行应力分析，在此基础上对现有液压支架设计的薄弱环节进行了展示并提出了设计优化方向。利用有限元的方法可以处理传统力学方法不能处理的结构强度问题，使结果更加安全可靠。关键词：煤矿；液压支架；结构；有限元；强度安全中图分类号：TD355.4文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0033-020引言液压支架主要由轴承结构部件、液压缸、控制部件和辅助装置组成。液压支架的顶梁、掩护梁、底座和连杆的承重结构部件均为箱型结构的横梁。这些箱体的截面形状分为四种，分别为多室箱体、非对称封闭多室箱体、多室局部孔板箱体和单双室箱体。支架的箱形结构采用焊接方式连接，焊缝常采用搭接接头、丁字接头和角接接头。传统的支座应力分析主要应用材料力学和弹性力学的方法，将箱形结构简化为符合小挠度理论的梁结构。由于常规力学不能处理结构部件的某些机械强度问题，其结果是不安全或不可靠的。因此，为了模拟支架的真实受力情况，本文采用有限元法进行应力分析，针对液压支架在实际工况条件下的受力状态进行研究，分析其结构薄弱处，为液压支架制造厂商在设计制造时提供指导。1支架框架结构的有限元分析利用SolidWorks三维建模软件按照图纸要求建立液压支架的三维模型，然后直接调用SolidWorks界面中的COSMOS模块进行受力分析。为了有针对性地开展优化设计，在液压支架试验标准通用技术条件的基础上，分析比较复杂条件下液压支架多种不同加载情况下的结果，得出液压支架的受力情况。1.1支撑模型由于结构复杂，所以根据物理结构对液压支架进行全面分析是非常困难的。因此，有限元分析模型的建立应根据起主导作用的因素，在划分模型网格时省略一些次要因素，如孔洞。由于模型必须反映危险区域的应力，因此有限元模型应尽可能保持原始物理结构的细节。1.2负载假设支架不仅要承受来自立柱的支撑载荷，还要承受来自岩石的压力载荷，所以把来自支架的力作为边界条件处理；假设从柱传递到柱底的力均匀地作用在柱表面；随着加载方式和支撑高度的变化，销孔与销轴的接触也发生变化。强度计算将占用更多的资源，因此销轴可以作为梁单元处理。1.3调用COSMOS模块建立有限元分析模型利用SolidWorks建立模型，调用COSMOS模块，在SolidWorks界面生成液压支架的有限元模型。接下来，使用有限元方法进行应力分析。支架ZF5600/16.5/2...
