双曲扁壳防冲吸能构件吸能特性仿真分析
安栋
涂佳伟
许海亮
王智阳
唐润松
北方工业大学 土木工程学院,北京 100144
摘要：为了提高液压支架防治矿井冲击地压的性能,设计了一种双曲扁壳防冲吸能构件.采用有限元数值模拟的方法对新型防冲吸能构件进行了性能分析,包括构件不同底面弧弦高、侧面弧偏心距、侧面弧弦高、堆叠层数等参数以及不同壁厚与不同材料的防冲吸能特性分析.有限元分析结果表明:随底面弦高LC增大,构件承载力会提升,且平均承载力向初始峰值承载力逼近,当底面弦高从 10 mm增加到 20 mm,构件的初始峰值承载力提高了 28%,平均承载力提升了 61%;偏心距 LP增大使初始峰值承载力降低,平均承载力和总吸能会在偏心距 LP=5 mm时出现峰值,平均承载力达到 3 126 kN,总吸能达到 312.6 kJ;随着侧面弦高LD的增大,初始峰值承载力和平均承载力降低,且降低速度加快,当侧面弦高从 2 mm增加到 4 mm时,构件初始峰值承载力降低了 11.9%,平均承载力降低了 12.5%;随着堆叠层数的增多,承载力变化趋稳,但波动范围扩大,初始峰值承载力Fmax差异不显著;壁厚越厚,构件的承载力越大,且承载力波动系数无明显变化;不同材料对构件的稳定性影响不大.当双曲扁壳防冲吸能构件底面弦高为 20 mm、侧弦高为 2.5 mm、偏心距为 5 mm、堆叠层数为 3 层、材料厚度为 8 mm时,双曲扁壳防冲吸能构件的初始峰值承载力达到了 3 390 kN,平均承载力达到了 3 341 kN,承载力波动系数为 1.01,100 mm塑性变形总吸能为 334.1 kJ,单位质量吸收能量为 35.4 kJ/kg,最符合吸能支架要求,且通过尺寸、材料、厚度调整可应用于多种液压立柱.
关键词：液压支架防冲吸能构件冲击地压有限元数值模拟双曲扁壳构件结构有效性
分类号：TD355+.4(矿山压力与支护)
资助基金：国家重大科研仪器研制资助项目(52427805)
论文发表日期：2026-01-20
在线出版日期：2026-02-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 218-225 )
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