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液壓支架作為井下采掘工作面的重要支護設備，主要用于支護頂板、防止頂板跨落，其結構和性能對于采煤效率和施工人員及設備的安全性具有極大的影響作用。通過對液壓支架三維參數化建模及有限元分析，使液壓支架滿足其應用要求。目前許多三維設計軟件都可以實現機械零部件的虛擬設計和運動仿真，如UG、SOLIDWORKS、CATA等，本文主要運用Pro/E對液壓支架進行三維實體建模，并運用ANSYS分析軟件對分體頂梁柔性支架進行有限元強度分析。
液壓支架的構件主要由頂梁、底座、伸縮梁、尾梁、立柱、插板及油缸組成。 在建模過程中分組焊件和組裝件兩大類進行建模，組焊件各部分之間無相對位置變動，大部分由鋼板或圓管焊接而成；組裝件需先設計出各個構件，然后按照各個構件之間的約束關系和聯接方式進行裝配。Pro/E的建模是基礎特征的建模，建模前應對各個構件的特征進行分析，如結構形狀及各個特征之間的相互關系等。應用Pro/E中的旋裝、拉伸、掃描、混合等創建各個零件，并在基礎特征上進行復制、陣列、鏡像等，在不影響液壓支架整體性能和特征分析的基礎上，可以對倒角、孔等進行簡化建模，提高分析效率。
在Pro/E的組件中完成各個構件的裝配，根據各個構件的約束關系，采用不同的裝配方式。在裝配過程中把底座作為液壓支架的基礎構件，然后根據2個構件之間的運動關系如對齊、匹配、固定等進行裝配，得到的液壓支架整體裝配圖，如圖1所示。
應用Pro/E與ANSYS之間的數據接口，將在Pro/E中建立的實體模型導入ANSYS中，對液壓支架分體頂梁柔性支架進行有限元分析。
液壓支架網格劃分前需要對其單元屬性進行定義，單元屬性通常包括單元類型和材料特性。
①單元類型 由于分體頂梁柔性液壓支架的實體模型比較復雜，選擇實體單元Solid92；
②材料特性 常見的材料特性包括彈性模量、泊松比、密度、比熱、熱膨脹系數等。分體頂梁為整體焊接結構，大部分采用屈服強度為340 MPa的16Mn鋼板，局部采用屈服極限為785 MPa的40Cr，模型選用結構線彈性各向同性材料， 彈性模量2.06×e5MPa，泊松比0.3。
應用自由網格劃分的方式進行網格劃分，網格劃分后的液壓支架如圖2所示。
對分體頂梁柔性支架進行靜力學分析，主要分析其頂梁、底座和彈性導向裝置頂梁兩端集中載荷強度試驗變形和受力。
通過有限元分析，得到頂梁兩端加載的位移和受力云圖如圖3和圖4所示，可以看出頂梁兩端加載時在前柱窩處的表面應力較大，支架在前柱窩附近的變形和應力較大，其值為156.372 MPa，與傳統計算的值156.23 MPa 基本吻合，并且各部件中的最大應力為274.276 MPa，小于鋼板的極限許用應力309 MPa，滿足強度要求。
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