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汇报人：
2024-02-07
防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件研究
目录
contents
引言
防冲液压支架概述
变梯度薄壁吸能构件设计
实验研究与性能测试
应用案例分析
结论与展望
3
01
引言
随着煤炭开采深度的增加，冲击地压等动力灾害频发，对液压支架等支护设备的抗冲击性能提出了更高要求。
防冲液压支架作为一种有效的支护设备，其变梯度薄壁吸能构件在吸收和分散冲击能量方面发挥着重要作用。
研究防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件的力学性能和吸能机理，对于提高液压支架的抗冲击性能，保障煤矿安全生产具有重要意义。
目前，针对防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件的研究相对较少，其力学性能和吸能机理尚不完全明确。
随着数值模拟和实验技术的不断发展，对于防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件的研究将更加深入和全面。
国内外学者在液压支架抗冲击性能、薄壁结构吸能特性等方面开展了大量研究，取得了一系列重要成果。
研究防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件的力学性能和吸能机理。
通过实验测试，验证数值模型的准确性和可靠性，为优化设计提供依据。
建立防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件的数值模型，进行冲击载荷作用下的动态响应分析。
探究不同结构参数对防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件力学性能和吸能效果的影响规律，为优化设计提供指导。
3
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防冲液压支架概述
定义
防冲液压支架是一种专门用于防止冲击地压等动力灾害的液压支架，具有良好的支撑、防护和缓冲性能。
作用
在煤矿等地下工程中，防冲液压支架能够有效地支撑巷道顶板，防止冒顶事故发生；同时，在发生冲击地压等动力灾害时，能够通过其缓冲作用吸收能量，保护巷道和人员的安全。
防冲液压支架主要由顶梁、立柱、底座、防冲机构等部分组成，其中防冲机构是其核心部分，包括吸能构件和传力构件等。
结构
防冲液压支架通过立柱将顶梁和底座连接起来，形成一个稳定的支撑结构。在巷道受到冲击时，防冲机构中的吸能构件能够吸收冲击能量，并通过传力构件将能量传递到支架的其他部分，从而实现对巷道的保护。
工作原理
应用领域
防冲液压支架主要应用于煤矿等地下工程领域，特别是在冲击地压严重的矿井中得到了广泛应用。
需求
随着煤矿开采深度的增加和动力灾害的频发，对防冲液压支架的性能和可靠性提出了更高的要求。未来，防冲液压支架需要具备更高的支撑力、更好的缓冲性能和更长的使用寿命，以满足煤矿安全生产的需要。
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03
变梯度薄壁吸能构件设计
通过改变薄壁结构的壁厚、截面形状等参数，使其在受到冲击时能够发生梯度变化，从而实现能量的有效吸收和分散。
以梯度变化实现能量吸收
通过优化结构设计，使变梯度薄壁结构在受到冲击时能够保持稳定，并最大程度地吸收和分散冲击能量，从而提高结构的抗冲击性能。
提高结构抗冲击性能
在满足结构强度和刚度的前提下，通过采用轻量化材料和优化结构设计，实现变梯度薄壁结构的轻量化，提高其应用范围和经济效益。
实现结构轻量化
高强度钢材料
热处理与表面处理技术
铝合金材料
激光切割与焊接工艺
选用高强度钢作为变梯度薄壁结构的主要材料，以提高结构的强度和刚度，同时保证其具有较好的塑性和韧性。
铝合金具有密度小、强度高、耐腐蚀性好等优点，可考虑将其作为变梯度薄壁结构的辅助材料或替代材料。
采用激光切割和焊接工艺，实现变梯度薄壁结构的高精度加工和高效连接，同时保证其具有较好的密封性和承载能力。
通过热处理和表面处理技术，改善材料的力学性能和耐腐蚀性能，提高变梯度薄壁结构的使用寿命和可靠性。
有限元仿真分析
利用有限元仿真软件对变梯度薄壁结构进行静力学、动力学和热力学分析，预测其在不同工况下的力学性能和变形行为。
冲击试验仿真模拟
通过冲击试验仿真模拟，分析变梯度薄壁结构在受到冲击时的能量吸收、分散和传递机制，以及结构的破坏模式和失效机理。
优化设计迭代
根据仿真分析结果，对变梯度薄壁结构进行优化设计迭代，改进其结构参数和材料选择，提高其力学性能和抗冲击性能。
与传统结构对比分析
将变梯度薄壁结构与传统结构进行对比分析，评估其在力学性能、轻量化、制造成本等方面的优势和局限性。
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04
实验研究与性能测试
以防冲液压支架的实际应用为背景，结合变梯度薄壁吸能构件的特点，设计实验方案。
设计思路
实验设备
实施步骤
选用高精度测试仪器和设备，确保实验数据的准确性和可靠性。
按照实验方案的要求，逐步进行实验操作，并记录实验过程中的关键数据和现象。
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02
01
通过测量构件在冲击过程中的变形和力-位移曲线，计算其吸收的能量。
冲击吸收能量
通过多次冲击实验，观察构件的变形和破坏情况，评估其耐冲击性能。
耐冲击性能
采用动态冲击试验机进行冲击实验，利用高速摄像机和数据采集系统记录实验数据。
测试方法
对实验数据进行整理、计算和分析，得出各项性能指标。
数
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