SEALE型钢丝绳各主要参数对其结构及力学性能的影响研究

作     者：孙土贵 

作者单位：五邑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史天录

授予年度：2016年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：钢丝绳 参数方程 力学响应 力学性能 有限元 

摘      要：SEALE型钢丝绳的三维模型结构复杂,参数众多。分析钢丝绳的力学模型及其在不同参数下的力学性能,可以为钢丝绳的设计和优化提供理论基础,为钢丝绳的生产加工、安全检测提供技术指导,主要工作如下:1.通过推导钢丝绳中钢丝的母线参数方程,建立了直线段钢丝绳和绕滚轮弯曲类钢丝绳的UG实体,包括:单股钢丝绳、IWRC钢丝绳、SEALE型钢丝绳、弯曲的IWRC钢丝绳及瓦林吞类型钢丝绳,为有限元分析提供了实体模型。2.通过对SEALE股主要参数的分析,研究了钢丝绳中同层侧丝或者同层侧股之间不能相互接触的限制性条件,并推导了SEALE股最外两层侧丝之间的几何关系式,利用拟合函数把SEALE股的主要参数拟合成多项式,解决了SEALE股中钢丝螺旋捻制后尾部出现的干涉问题。3.通过对SEALE型钢丝绳的力学分析,推导了各个钢丝应变之间的关系及载荷的大小,将SEALE股的力学模型引入Costello理论中,钢丝绳扭转应变、拉伸应变与载荷之间的关系从IWRC钢丝绳扩展到SEALE型钢丝绳。经过Matlab运算获得了SEALE型钢丝绳每根钢丝所受的载荷,并得到拉伸应变及扭转应变的四个系数随中心股侧丝捻角变化的规律曲线。4.采用有限元分析方法,计算了单股钢丝绳受载后的力学响应,将中心丝接触应力有限元结果与理论计算结果对比,验证了钢丝绳有限元模型的有效性,得出危险点为侧丝与侧丝受载后相接触点处;对应力结果进行应力分类研究,并根据数据点拟合出弯曲应力、峰值应力、张力与弯矩的合应力及总应力的规律曲线;通过钢丝绳接触线的参数方程对单股钢丝绳线接触的地方进行了网格细化,能解决复杂钢丝绳计算量大的问题;研究了主要参数对单股钢丝绳力学性能影响的变化规律。对IWRC钢丝绳、SEALE型钢丝绳有限元分析,分析受载后钢丝绳实体和截面的力学响应,获得该两类钢丝绳截面第三强度理论应力及切应力的分布规律,根据有限元结果得出危险点的位置。