一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法技术

本发明专利技术涉及动力学可视化仿真运动技术领域，且公开了一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，S1根据单元支架的总装图纸，建立该型号单元支架的三维模型图导入到ADAMS中；S2在ADAMS中添加各部件相应的运动副的约束，实现各部件的连接关系；S3在ADAMS中建立冲击刚性版，设置冲击刚性板冲击参数；S4将顶梁做柔性化处理；S5仿真模拟及后处理获得支架高度随水平偏移的变化结果图。利用数字化样机技术，实现了单元支架顶梁受到冲击时顶梁状态的模拟，为单元支架压架实验研究提供硬件基础。提供硬件基础。提供硬件基础。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法


[0001]本专利技术涉及动力学可视化仿真运动
，具体为一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法。

技术介绍

[0002]工业发展的历史长河中，计算机技术的出现以及成熟对工业的发展来说是拥有不可磨灭的力量的。在各个领域例如加工设备、航天设备、车辆等工业产品的构成是由多个部件构成的，其系统具有一定的复杂性，分析这种复杂的工业产品时计算机虚拟仿真技术的作用就体现出来了。虚拟仿真技术的建立是基于数学理论基础和多种学科理论综合考虑的，然后通过计算机进行强大的运算处理，将数据和信息进行整合而得到结果的技术。虚拟仿真技术的发展历史十分长远，这种方法是由蒙特卡罗方法演化而来，主要原理是利用随机数进行实验，主要用来求解非确定性结果问题的方法。对于复杂模型的输入不可能只是单一的情况，模型可能出现破坏的地方也不可能是一种方式，此时不能依靠单一的仿真环境，就需要多个软件的联合输入和输出，这样的虚拟仿真对于工业产品的设计提供了更好的准备工作。液压支架是现代化煤矿综采装备的关键装备之一。随着采煤层深度和厚度的增加，浅部煤岩已经几乎被消耗殆尽了，必然要对深层煤岩资源进行开采。以及节能环保绿色理念的提出，对液压支架的设计和工作要求也越来越高。由于虚拟样机分析以及有限元强度分析的飞快进步，支架的稳定性以及安全性都远超国外支架。国内对于支架的分析手段主要有静力学工况加载分析以及冲击试验台加载冲击等实验手段，改善了以前支架设计周期过长，难度较大的问题，推动了煤矿安全性、高效性、经济性的发展，因此本专利技术提供了一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现以上目的，本专利技术提供如下技术方案：一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，包括以下步骤：
[0007]S1，根据单元支架的总装图纸，建立该型号单元支架的三维模型图，并将其保存为.x_t格式并导入到ADAMS中；
[0008]S2，在ADAMS中添加相应的运动副的约束，实现运动关节连接关系；
[0009]S3，考虑顶梁为主要承受冲击部件，力指数设置为1.5，穿透深度设置为0.01，阻尼系数设置为刚度系数的百分之一；考虑运动副间的摩擦，将摩擦力类型设置为库伦摩擦，静动摩擦系数可以根据材料类型查表获得；通过以上操作将构件间的几何约束转化为力约
束，完成支架各部件之间的建模；
[0010]S4，在ANSYS中将顶梁做柔性化处理，划分网格的数目大于10000，并将其导入到ADAMS，并将顶梁的柔性件替换ADAMS中已建好的顶梁刚性体模型；
[0011]S5，仿真模拟及后处理获得支架所受冲击力随冲击时间的变化结果图。
[0012]优选的，步骤S3中，对冲击刚性板设定，冲击刚性板具有质量以及初速度，刚性板的形状体积不变，通过改变刚性冲击板的密度，改变了冲击板的质量控制冲击能量的大小。
[0013]优选的，步骤S1中所述的三维模型建模步骤如下：
[0014]S11、根据待分析系统的实际结构构建系统的三维CAD模型图；
[0015]S12、对所述系统的三维CAD模型图进行刚性部件子系统和柔性部件子系统的划分，并根据划分后获得的刚性部件子系统在Simulink平台上构建系统的刚性部件子系统模型；
[0016]S13、将所述柔性部件子系统中的柔性部件进行模态分析，并输出模态分析结果；根据所述模态分析结果在Simulink平台上构建系统的柔性部件子系统模型，以将柔性部件转化为非线性状态空间模型；
[0017]S14、将构建的所述刚性部件子系统模型及柔性部件子系统模型予以相连，并施加载荷以及约束，从而完成系统的刚柔耦合模型的构建。
[0018]优选的，所述根据模态分析结果在Simulink平台上构建系统的柔性部件子系统模型具体包括柔性部件状态空间模型S
‑
Fun模块底层支撑函数的自动化构建和柔性部件界面子系统模型的自动化构建。
[0019](三)有益效果
[0020]与现有技术相比，本专利技术提供了一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，具备以下有益效果：
[0021]该冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，通过本专利技术考虑单元支架正常支撑时所受到的冲击载荷，用于模拟单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真的过程中顶梁位移随冲击载荷的运动轨迹。
附图说明
[0022]图1为冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真示意图。
[0023]图2为冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真流程图。
[0024]图3为本专利技术实施例的仿真结果图。
[0025]图中：1为顶梁；2为左侧液压缸；3为右侧液压缸；4底座。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]以下结合附图1
‑
3所示，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。
[0028]本专利技术考虑单元支架正常支撑时所受到的冲击载荷，用于模拟单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真的过程中顶梁位移随冲击载荷的运动轨迹。具体提供一种基于虚拟仿真技术冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法。首先，根据某种单元式巷道液压支架总装图纸，建立液压支架的三维模型总装图，并将其保存为.x_t格式并导入到ADAMS中。其次，在ADAMS中添加相应的运动副的约束，实现运动关节连接关系。由于设置冲击块与顶梁之间具有冲击载荷，冲击刚性板具有质量以及初速度，刚性板的形状体积不变，通过改变刚性冲击板的密度，改变了冲击板的质量控制冲击能量的大小，完成冲击载荷的设置，在此基础上，考虑顶梁的柔性，将支架顶梁做柔性化处理。添加冲击参数，最后通过仿真及后处理得到支架所受冲击力随冲击时间的变化结果图，其特征在于，包括以下步骤：
[0029]为实现冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真，本专利技术包含如下步骤：
[0030]S1，根据单元支架的总装图纸，建立该型号单元支架的三维模型图，并将其保存为.x_t格式并导入到ADAMS中；
[0031]S2，在ADAMS中添加相应的运动副的约束，实现运动关节连接关系；
[0032]S3，考虑顶梁为主要承受冲击部件，力指数设置为1.5，穿透深度设置为0.01，阻尼系数设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，根据单元支架的总装图纸，建立该型号单元支架的三维模型图，并将其保存为.x_t格式并导入到ADAMS中；S2，在ADAMS中添加相应的运动副的约束，实现运动关节连接关系；S3，考虑顶梁为主要承受冲击部件，力指数设置为1.5，穿透深度设置为0.01，阻尼系数设置为刚度系数的百分之一；考虑运动副间的摩擦，将摩擦力类型设置为库伦摩擦，静动摩擦系数可以根据材料类型查表获得；通过以上操作将构件间的几何约束转化为力约束，完成支架各部件之间的建模；S4，在ANSYS中将顶梁做柔性化处理，划分网格的数目大于10000，并将其导入到ADAMS，并将顶梁的柔性件替换ADAMS中已建好的顶梁刚性体模型；S5，仿真模拟及后处理获得支架所受冲击力随冲击时间的变化结果图。2.根据权利要求1所述的一种冲击载荷下单元式巷道液压支架的刚柔耦合动力学仿真方法，其特征在于：步骤S3中，对冲击刚性板设定，冲击刚性板具有质量以及初速度，刚性板的形状体积不变，通过改变刚性冲击板的密度，改变了冲击板的质量控制冲击能量的大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炎，郭辰光，康文龙，薄涛，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：