防冲支架双层变径式吸能构件的结构优化及吸能特性

韩瑞夫

韩瑞夫. 防冲支架双层变径式吸能构件的结构优化及吸能特性[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251164
引用本文: 韩瑞夫. 防冲支架双层变径式吸能构件的结构优化及吸能特性[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251164
HAN Ruifu. Structural Optimization and Energy Absorption Characteristics of Double-Layer Variable-Diameter Energy-Absorbing Components for Anti-Impact Brackets[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251164
Citation: HAN Ruifu. Structural Optimization and Energy Absorption Characteristics of Double-Layer Variable-Diameter Energy-Absorbing Components for Anti-Impact Brackets[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251164

防冲支架双层变径式吸能构件的结构优化及吸能特性

doi: 10.11858/gywlxb.20251164

Structural Optimization and Energy Absorption Characteristics of Double-Layer Variable-Diameter Energy-Absorbing Components for Anti-Impact Brackets

  • 摘要: 为有效缓解冲击地压对液压支架的破坏作用,基于单层变径式吸能构件研究基础,提出一种具有更高吸能量的双层变径式吸能构件。基于能量法剖析不同截面管件扩径与缩径变形的能量耗散理论,推导波纹管与圆管不同组合形式下构件稳定变径过程承载力计算公式;通过数值模拟分析得到8种不同类型吸能构件吸能量曲线、承载力曲线及变形规律,对比发现内层波纹管、外层圆管的双层变径式吸能构件结构(SBY类型)具备较优吸能性能;探究不同结构参数对吸能效果的影响规律,其中内管壁厚、外管壁厚、波纹半径和底座内倒角度数4种结构参数对吸能特性参数影响显著。根据拉丁超立方取样方法设计试验方案,利用Kriging代理模型结合多目标粒子群优化算法对结构参数进行优化,最终选择优化后的结构参数组合为:内管壁厚6mm,外管壁厚2.9mm,波纹半径6.9mm,底座内倒角度数40°。制作吸能构件进行轴向准静态加压实验,验证仿真分析及优化结果的准确性和有效性。结果表明:经参数优化后的双层变径式吸能构件总吸能提高54.2%、比吸能提高55.6%、平均承载力提高43.2%、载荷标准差提高59.5%。所设计的构件具有更好的吸能性能,可使让位防冲过程更加可靠,为深部巷道支护液压支架的吸能构件设计提供理论依据和参考。

     

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  • 网络出版日期:  2025-10-26

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