礦用多面體折棱管的吸能特性研究.pdf

1、針對現(xiàn)有煤礦支護設(shè)備、支護材料因不具備快速吸能讓位功能而在沖擊地壓中突發(fā)損傷、破壞而導致支護失效這一問題，基于快速吸能讓位防沖支護理念，研制了一種具有特殊幾何形狀的吸能構(gòu)件—多面體折棱管，旨在利用其沖擊下反應迅速、吸能高效與變形穩(wěn)定的特點，彌補支護體抗沖擊能力差、不具備吸能能力的缺陷，從而避免沖擊地壓造成的支護體系及巷道的嚴重破壞。該構(gòu)件屬于一種薄壁金屬管件，可由平面金屬薄板折疊圍成，在軸向沖擊作用下能夠按折棱的誘導進行結(jié)構(gòu)屈曲變形，實

2、現(xiàn)快速吸能和讓位的功能，且變形不易失穩(wěn)。本文對此進行了以下幾方面的研究:
　　(1)從力學角度分析了多面體折棱管的屈曲吸能特性，包括合理的承載峰值、持續(xù)較高的反作用力、較長的變形讓位行程、穩(wěn)定的變形模式和不可逆的能量轉(zhuǎn)換，以及比吸能較高，成本低，且易裝卸。
　　(2)利用ABAQUS有限元數(shù)值模擬軟件對單、雙節(jié)多面體折棱管進行了計算分析，研究其在軸向沖壓下的反力變化、吸能效果和屈曲形態(tài)與穩(wěn)定性，同時與普通方管、圓管進行了一定

3、的對比分析。優(yōu)化設(shè)計出多面體折棱管的最佳幾何參數(shù)，包括折棱管的壁厚、板塊傾角、端口邊數(shù)等，能夠滿足礦用防沖吸能支護需求。
　　(3)進行了多面體折棱管的實驗室壓縮試驗，初步研究了多面體折棱管在準靜態(tài)壓縮下的承載能力、反力變化、屈曲形態(tài)和吸能能力，并與數(shù)值模擬結(jié)果相對比，找出存在的差距并分析原因。同時提出了可能存在的影響多面體折棱管承載力、反力變化、吸能量及屈曲形態(tài)的內(nèi)在和外在因素。
　　(4)以實際工程應用為背景，總結(jié)了非理