(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111424222.2 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 大连华锐 重工集团股份有限公司 地址 116000 辽宁省大连市西岗区八一路 169号 (72)发明人 张守云　彭晨宇　孙文杰　刘少鹏　 王伟　王敏　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 代理人 修睿　李洪福 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于有限元模拟的皮带机移设提升力与水 平力计算方法 (57)摘要 本发明提供一种基于有限元模拟的皮带机 移设提升力与水平力计算方法。 本发 明方法建模 过程简单， 仿真计算高效： 单元类型全部为低阶 单元， 计算结果可靠： 不仅考虑轨道自身的影 响， 还通过创建支架有 限元模型考虑了支架刚度对 提升力和水平力的影响。 可以有效地评估皮带机 支架、 轨枕和轨道的应力分布： 支架、 轨枕和轨道 都通过有限元模 型实际创建， 载荷工况的有效组 合可分析提升力与水平力综合作用下的应力情 况。 本发明不仅可以方便地计算出皮带机移设时 所需的提升力与水平力从而实现移设机快速选 型， 而且可以有效地评估皮带机支架、 轨枕与轨 道的应力分布情况从而实现结构 优化设计， 保证 其实际移设过程中不会发生损坏。 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 CN 114139419 A 2022.03.04 CN 114139419 A 1.一种基于有限元模拟的皮带机移设提升力与水平力计算方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： 步骤1、 提升力的计算： 步骤11、 创建皮带机支架、 轨枕与轨道分段梁单元模型， 附属件 以质量单元的形式创建于对应的支撑位置， 在每个轨枕与轨道交接处的正下方沿竖直方向 创建一个杆 单元， 还在连接 轨枕和轨道的交叉位置创建刚性单 元； 步骤12、 在模型中间部分任意侧轨道上找一个节点对其施加一个垂直向上的强迫位移 约束， 约束所有杆单元底部节点的竖向位移， 约束两条轨道与轨枕交点中一侧轨道末端端 部节点的两个水平方向位移以及施加重力载荷； 步骤13、 求解计算， 查询并确定竖向位移非零但几乎接近于零的节点所处位置， 强迫位 移约束节点的反力为移设提升力； 步骤2、 水平力的计算： 步骤21、 基于步骤1 1创构建的模型进行便 于水平力计算的模型删减； 步骤22、 在步骤13所确定的节点及位于此节点靠近强迫位移约束侧的所有节点以外， 约束所有轨道与轨枕 交接处节点竖直方向和垂 直于轨道的水平方向位移， 约束两条轨道与 轨枕交点中非施加强迫位移约束侧端部节点的沿轨道方向的水平位移； 步骤23、 对步骤2 2中所有施加约束的节点 位置施加垂直于 轨道方向的水平载荷； 步骤24、 求解计算， 查询与强迫位移约束节点最近的施加了垂直于轨道 的水平方向位 移约束的两个节点的水平反力， 所查询的节点满足其反力接近于零或 刚刚出现方向与施加 强迫位移约束的方向相同， 查询强迫位移约束位置节点的反力， 此反力绝对值即为皮带机 移设过程中所需要施加的水平力大小。 2.根据权利要求1所述的基于有限元模拟 的皮带机移设提升力与水平力计算方法， 其 特征在于， 所述步骤13求解计算获得提升力工况竖直方向位移计算结果云图， 基于提升力 工况竖直方向位移计算结果云图进 行查询； 所述步骤24求解计算 获得提升力工况竖直方向 位移计算结果云图， 基于提升力工况 竖直方向位移计算结果云图进行查询。 3.根据权利要求1所述的基于有限元模拟 的皮带机移设提升力与水平力计算方法， 其 特征在于， 所述步骤11中， 沿轨道方向平移复制预设数量的上述所创建的所有 单元， 复制的 步长为分段的长度， 并合并重复节点。 4.根据权利要求3所述的基于有限元模拟 的皮带机移设提升力与水平力计算方法， 其 特征在于， 所述步骤21中， 用于水平力计算的模 型通过如下步骤完成： 以分段支架长度范围 为参考删除步骤1中计算提升力时所施加强迫位移约束节点一侧的所有分段支架梁单元以 及对应节点， 删除模 型中所有的杆单元及多余节 点， 删除模型中原 来的所有约束与载荷。 在 原施加提升强迫位移约束的位置施加向外的水平强迫位移约束。 5.根据权利要求1或4所述的基于有限元模拟的皮带机移设提升力与 水平力计算方法， 其特征在于， 所述步骤24中， 查询与强迫位移约束节点最近的施加了垂直于轨道的水平方 向位移约束的两个节点的水平反力， 如果反力方向与强迫位移施加方向相反且数值较大， 则删除这两个节点的水平约束， 直至所查询节点的反力接近与零或 刚刚出现方向与 施加强 迫位移约束的方向相同为止 。 6.根据权利要求1所述的基于有限元模拟 的皮带机移设提升力与水平力计算方法， 其 特征在于， 所述步骤13中， 输出计算结果为载荷工况B， 所述步骤2 4中， 输出计算结果为载荷权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139419 A 2工况A， 通过工况叠加的方法定义工况C， 此工况的结果就是移设过程中提升力与水平力综 合作用的结果， 读取工况C即可查看相关应力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139419 A 3