随着三维设计软件的出现和广泛应用，我国液压支架的设计已经有了长足的进步，而有限元法的应用也使液压支架整体强度的分析变得快捷、可靠。使用有限元分析软件对液压支架进行整体强度的有限元分析，可在液压支架试验之前就得知设计中存在的不足和缺陷，进而减少设计的时间和成本。
      三维实体建模是在有限元分析的基础，进行液压支架的有限元分析。本研究以某型液压支架为建模和分析对象对有限元法进行说明。采用专业的三维设计软件SolidEdge对液压支架进行三维实体建模，再用ANSYS软件对液压支架的整体强度进行三维有限元分析。
      液压支架的主要技术参数:工作阻力为4000 kN，初撑力3518.6 kN，泵站压力28.0 MPa，支护高度1.75～2.8 m，中心距1.5 m，支护宽度1.43～1.6 m，支护强度0.576 MPa，对底板的比压1.25 MPa。建立三维模型时，首先要创建各零部件的草图，然后再根据各自的基本特征和附加特征生成各零部件的三维实体模型，接着按照各零部件之间的装配关系装配好局部装配体，最后再对各个局部装配体进行组装，同时按照液压支架的结构简化原则对液压支架计算模型进行合理地简化。液压支架的结构简化原则是：主要部件的尺寸不改动，次要部件、受力小的部件，以及一些附件可以简化。因此，经过简化后液压支架的计算模型主要是由顶梁、上连杆、前连杆、后连杆和底座等重要承载部件组成，而挑梁、前梁、掩护梁和放煤机构由于其受力相对较小，简化后不会对支架主要构件的受力状况产生大的影响。
      《液压支架通用技术条件》中规定了液压支架在进行强度试验时的试验高度为液压支架的最大高度减去最大高度与最小高度差值的三分之一。具体到本研究中，液压支架在承受各种载荷工况时的试验高度为2450 mm。
      将简化后的液压支架实体模型保存为.sat文件格式，然后再导入到有限元分析软件ANSYS中。相应的液压支架的材料特性参数分别为：弹性模量为2.06×e5MPa，剪切模量0.79×e5MPa，泊松比0.3，密度7.85×e3kg/m3。选取三维8节点四面体结构实体单元solid45对相应的实体模型进行网格划分。某型液压支架在高度为2450 mm时被划分为400122个单元和111028个节点，其网格划分图如图所示。
      根据《液压支架通用技术条件》的规定，液压支架强度试验采用内加载方式。所以，该载荷是按照液压支架工作阻力4000 kN的1.2倍分别施加到液压支架的顶梁和底座的各个柱窝上。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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