鋼絲纏繞機架存在三種力學狀態:預緊狀態、工作狀態、合成狀態,只有兩個獨立狀態。 鋼絲纏繞預應力結構及時高強度鋼絲將上下梁和立柱纏繞、預緊,構成液壓機的承載框架。
1.幾何建模
鋼絲纏繞機架具有幾何對稱性,在研究中心載荷的影響時,可采用1/4模型進行分析;在研究左右偏載時,載荷在左右方向不對稱,可采用1/2模型進行分析,由于坎合系數和摩擦系數都為抗錯移力與正壓力的比值,在本有限元計算中不考慮坎合系數與摩擦系數原理的差別,都用摩擦系數代替坎合系數進行分析。分析中,梁和柱以及梁的剖分界面都設置為不穿透接觸,可以模擬機架在加載時的錯移情況。
2.預緊狀態邊界條件
模型中假設所有鋼絲均勻受拉,則預緊狀態鋼 絲所受拉應力為682 MPa,預緊總噸位應為4.5 MN。在模型中將所有鋼絲簡化成一條鋼帶,采用對鋼帶進行降溫冷縮的方法,得到預緊力。即讓鋼帶從一個較高溫度降至設定的較低溫度,調整鋼絲材料的熱膨脹系數,得到需要的預緊力。文中設置鋼絲從100 ℃降至0 ℃,調整鋼絲的熱膨脹系數,得到設計的預緊力。
3.成狀態邊界條件
成狀態就是在預緊機架(包括鋼帶)的上下半圓梁上沿垂直方向進行加載。采用均勻壓力加載,如圖4所示,使得加載載荷達到所需噸位,考慮到壓機存在一定超載功能,文中加載載荷為大4.08 MN,相當于超載17%。