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提升钢丝绳几何特性及有限元分析研究

作　者: 张惠波
导　师: 李晓豁
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 钢丝绳曲率有限元分析提升机 ANSYS
分类号: TD532
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钢丝绳做为大型工程中必不可少的关键部件,被广泛应用于机械、建筑、交通、矿业、通讯及航空航天等领域。由于对工程质量和效率的追求,钢丝绳的负荷和使用强度大大增加,为了确保生产的安全有序进行,对钢丝绳的质量和性能的要求也越来越高。提升钢丝绳在服役中,不仅在直立状态承受着拉力,而且一般都会经过一个绳轮或者轮系,这使钢丝绳的受力更为复杂。对绳轮处钢丝绳应力应变进行深入的研究,为钢丝绳的设计、选型和失效分析提供科学的依据。本文对首先对钢丝绳的结构进行分析,建立了钢丝绳在直立状态时的几何模型,并在此基础上建立了绳轮处钢丝绳的几何模型。编制计算钢丝曲率和挠率的MATLAB程序,模拟钢丝在不同捻向下的曲率和挠率。然后建立钢丝绳的Pro/E三维模型,把模型直接导入到ANSYS中,进行各种情况下的应力应变分析,研究了钢丝直径、绳轮直径和捻距对钢丝绳应力应变的影响,所用分析方法和结论对有具有绳轮的系统的钢丝绳的设计、制造、选型和使用具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 概述  11-12
  1.2 钢丝绳的种类  12-15
    1.2.1 钢丝绳的分类  12-14
    1.2.2 钢丝绳的特点和用途  14
    1.2.3 钢丝绳的失效形式  14-15
  1.3 研究现状及本论文研究的内容  15-17
    1.3.1 研究现状  15-16
    1.3.2 本文研究的内容  16-17
2. 钢丝绳几何特性  17-44
  2.1 钢丝绳的数学模型  17-22
    2.1.1 钢丝绳的数学参数  17
    2.1.2 直立状态钢丝绳的数学模型  17-20
    2.1.3 绳轮处钢丝绳的数学模型  20-22
  2.2 钢丝绳的几何特性  22-38
    2.2.1 曲率和挠率的计算方法  22-24
    2.2.2 MATLAB 计算流程  24-26
    2.2.3 直立状态钢丝绳的曲率和挠率  26-31
    2.2.4 绳轮处钢丝绳的曲率和挠率  31-34
    2.2.5 直立状态和绳轮处钢丝绳曲率和挠率对比  34-38
  2.3 加载后对钢丝绳几何特性的影响  38-43
    2.3.1 钢丝的运动  38-39
    2.3.2 钢丝的平衡方程  39
    2.3.3 变形的计算  39-40
    2.3.4 受力分析  40-42
    2.3.5 应力分析  42-43
  2.4 本章小结  43-44
3. 三维模型建立  44-51
  3.1 三维螺旋线画法描述  44-46
    3.1.1 普通螺旋线的画法描述  44-45
    3.1.2 变螺距螺旋线的画法描述  45
    3.1.3 螺旋线的数学方程法描述  45-46
  3.2 钢丝绳三维模型建立  46-49
    3.2.1 芯股侧丝及侧股侧丝模型  46-47
    3.2.2 侧股侧丝及侧股芯丝模型  47-49
  3.3 绳轮处钢丝绳的Pro/E 三维模型  49-50
    3.3.1 绳轮芯股芯丝及侧股芯丝模型  49
    3.3.2 绳轮处侧股芯丝模型  49-50
  3.4 本章小结  50-51
4. 钢丝绳应力应变分析  51-71
  4.1 计算机软件分析方法  51-52
    4.1.1 ANSYS 软件的介绍  51-52
    4.1.2 Pro/E 模型的导入  52
  4.2 1×7+IWS 应力应变分析  52-57
  4.3 侧股应力应变分析  57-59
  4.4 绳轮处芯股应力应变分析  59-61
  4.5 绳轮处侧股应力应变分析  61-70
  4.6 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-76
作者简历  76-78
学位论文数据集  78-79

提升钢丝绳几何特性及有限元分析研究

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