吴 娟,寇子明,刘玉辉,吴国雄

(1．太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;2．山西省矿山流体控制工程(实验室)技术研究中心,山西太原 030024)

独立钢丝绳芯钢丝绳应力及变形分布

吴 娟1,2,寇子明1,2,刘玉辉1,2,吴国雄1,2

(1．太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;2．山西省矿山流体控制工程(实验室)技术研究中心,山西太原 030024)

以右交互捻钢丝绳为例,在一次螺旋线空间方程的基础通过Frenet-Serret标架上推导出二次螺旋线空间矢量表达式。构建了14-6×36WS-IWRC-sZ和14-6×36WS-IWRC-zZ两种钢丝绳有限元分析模型。采用Augmented-Lagrangian算法,分析两种捻向钢丝绳外股层钢丝应力及变形分布规律。研究结果表明:钢丝的捻制方式和空间位置对股内钢丝的应力及变形影响很大;右交互捻和右同向捻钢丝绳二次捻制钢丝的等效应力呈现不均匀分布,钢丝的最大等效应力随着曲率的变化而变化;右交互捻和右同向捻钢丝绳变形基本相同,同层钢丝变形呈现抛物线分布且绳股中离绳芯较近钢丝的变形均大于同层其它钢丝;右同向捻钢丝绳股内钢丝应力、变形及钢丝之间的错动量幅值均大于右交互捻钢丝绳。并进行14-6×36WS-IWRC-sZ钢丝绳拉伸试验,在误差允许范围内,试验结果与模拟结果基本吻合,验证了模型的正确性。

独立绳芯;多股层;应力及变形分布;有限元法

矿井摩擦提升钢丝绳常使用6×36WS-IWRC钢丝绳。提升过程中,提升钢丝绳承受拉伸、扭转、弯曲等载荷作用。在绳端载荷和自重作用下,钢丝绳既承受拉力又发生扭转。拉伸和扭转时由于钢丝在绳中所处位置不同,钢丝变形也不相等,钢丝绳内钢丝应力会重新分布。……