復(fù)合材料錨桿螺紋螺帽接觸有限元數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、傳統(tǒng)制作錨桿尾部螺紋螺帽的材料是鋼,鋼材成本高、易腐蝕、經(jīng)常卷入綜采設(shè)備損壞采煤機(jī)刀具、安裝時(shí)易產(chǎn)生火花。因此,本文提出“用玻璃鋼復(fù)合材料代替鋼材制作錨桿尾部螺紋螺帽”。為解決復(fù)合材料錨桿螺紋螺帽聯(lián)接的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題,本文考慮錨桿外螺紋與螺帽內(nèi)螺紋之間間隙大小的影響和螺帽長(zhǎng)度的影響等因素,利用有限元分析軟件ANSYS分別對(duì)復(fù)合材料錨桿螺紋單螺帽聯(lián)接和雙螺帽聯(lián)接在間隙配合時(shí),軸向載荷作用下的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)進(jìn)行接觸有限元數(shù)值模擬。制作樣品,

2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)錨桿螺帽一體結(jié)構(gòu)錨桿軸向載荷作用下的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬。 論文研究結(jié)果表明： (1) 復(fù)合材料錨桿外螺紋與螺帽內(nèi)螺紋之間的間隙大小對(duì)復(fù)合材料錨桿螺紋螺帽聯(lián)接的力學(xué)性能沒(méi)有太大的影響。螺帽長(zhǎng)度選擇應(yīng)包含有8個(gè)完整的螺紋牙,前三個(gè)牙承擔(dān)了全部載荷的70％,第八圈以后牙齒幾乎不承受載荷。 (2) 改變螺帽結(jié)構(gòu)并不能改善錨桿上的應(yīng)力分布,但能改善螺帽上的應(yīng)力分布

3、。雙螺帽結(jié)構(gòu)螺帽上應(yīng)力最大值要小于單螺帽結(jié)構(gòu)螺帽,且分布更加均勻。無(wú)論是復(fù)合材料單螺帽結(jié)構(gòu)還是雙螺帽結(jié)構(gòu)錨桿螺紋螺帽聯(lián)接,最大應(yīng)力均發(fā)生在錨桿與螺帽相互接觸的第一個(gè)螺紋牙根部,最大應(yīng)力沒(méi)有超出煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的許用應(yīng)力,能滿足強(qiáng)度要求。最大位移發(fā)生在螺帽的承載端部分,最大位移在合理的變形范圍內(nèi)能滿足剛度要求。復(fù)合材料錨桿螺紋螺帽聯(lián)接能夠達(dá)到煤炭行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。 (3) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合材料錨桿螺紋螺帽聯(lián)接最大承載力為60KN(根據(jù)