针对冲击作用下加入吸能构件后液压立柱的液体冲击问题,对扩径式构件在不同加载下的变形行为和特性进行分析,建立基于LuGre模型的吸能构件能量吸收模型。基于液体冲击定解问题的一般方程进行吸能构件及立柱系统顶板来压液体冲击理论和仿真分析,得到吸能构件对立柱内液体冲击的影响规律。结果表明最大静摩擦力和库伦摩擦力对应吸能构件峰值承载力以及稳定变形阶段反作用力,鬃毛刚度和微观阻尼系数影响吸能构件弹性变形过度到塑性变形时的力-位移特性;随着扩径式构件的变形过程,吸能构件对立柱液体冲击的影响作用分为近似弹性、柔性让位吸能和刚性三个阶段。

以煤矿防冲液压支架吸能构件为研究对象,利用ABAQUS软件建立数值模型并分析构件性能,发现局部位置的等效塑性应变过大,导致吸能构件载荷出现大幅度波动。对塑形应变较大位置,将钢板厚度增加10 mm,增加的高度为42 mm,此举能提升对应区域的强度和刚度。利用数值模型再次分析结构优化后的吸能构件,发现其载荷稳定性有了明显提升,极大改善了构件性能。将优化后的吸能构件应用到煤矿实践中,发现达到了预期效果,产生了很好的安全效益。

液压支架作为煤炭开采主要支护设备,经常受到冲击地压影响,防冲吸能构件起到保护液压支架作用,为获得更大的初始支反力峰值与吸能量、更小的支反力分散度,对吸能构件参数细化并通过ABAQUS有限元软件进行吸能构件的建模与压溃冲击仿真,获取吸能构件的吸能性能及屈曲变形形态,验证最优尺寸的吸能性能;对比吸能构件平均支反力的预测数据与有限元仿真数据,误差在15%以内,最优尺寸构件的平均支反力模型预测误差为−3.40%,验证吸能构件预测模型所预测数据较为准确;搭建吸能构件压溃实验台,选择5种加载速度,以准静态压溃方式对定制加工的吸能构件进行轴向加载压溃实验,实验结果表明不同加载速度轴向压溃实验,支反力波动基本一致,最大初始支反力峰值为2253.52 kN,最大支反力标准差为206.23 kN,最小初始支反力峰值为2096.26 kN,最小支反力标准差为189.8...

当煤矿井下发生冲击地压时,矿用液压支架的冲击性失效,常常会引起巷道支护系统的破坏,进而引发巷道坍塌,造成矿难。当前通过添加吸能构件来提高支架的防冲击性能是防治巷道冲击地压的有效途径之一。而不同类型吸能构件的压溃变形模式不同,表现出的吸能特性和力学特性也不同。本文采用数值方法对不同类型、支座和壁厚的吸能构件进行了冲击压溃模拟,通过对各相关防冲吸能参数的对比分析可知:预折纹吸能构件支撑反力最大、具有良好的吸能能力,但变形过程稳定性较差;外翻式吸能构件的塑性变形能力强,有效让位行程最大,但支撑力较小,不适合单独使用;扩径式吸能构件变形过程稳定性最好,其塑性变形后的径向位移较小,节省工作空间,但支撑能力较差,适用于小型液压支架或用作其他特殊用途。