钢丝绳模型的生成和分析的新方法doc.docx

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钢丝绳模型的生成和分析的新方法

CengizErdönmez和CevatErdemİmrak

伊斯坦布尔技术大学，计算科学和信息学研究所，工程计划，土耳其的伊斯坦布尔，34469Maslak

伊斯坦布尔技术大学，机械工程，机械工程学院部，34437，Gümüşsuyu，伊斯坦布尔，土耳其

摘要:

螺旋包装一个组成独立的钢丝绳芯钢绞线直钢绞线。

外股钢丝绳

是很难分析模型与嵌套的螺旋几何组成的本文提出了一种基于线材，更现实的分析模型,一个独立的钢丝绳芯定义与参数测定嵌套的螺旋几何方程。

单式和嵌套的位置创建螺旋线，每条线的网状模型构建分开。

钢丝绳组装和轴向载荷模型构建并分析了使用有限元分析。

所获得的数值结果与理论结果相比。

结果有较好的一致性和线分析线提供了关于线内的负载独立的钢丝绳芯。

关键词：

钢绞线，钢丝绳，钢丝绳芯独立，钢丝绳建模。

1介绍

钢丝绳分析主要依赖于数学理论的经典论述弹性的爱[1]。

分析一个解决非线性equilibriu米方程一些研究人员和理论模型在不同的方面发展[1]-[9]。

而解决一个简单的直链的平衡方程理论，摩擦理论主要用于由于平衡困难螺旋结构的几何方程和考虑。

科斯特洛带来了他全面超过钢丝绳理论研究，在他的参考书[3]。

钢丝绳的理论基础上分析了一个简单的理论研究直链。

一个简单的直链的静态行为调查[2]。

为更复杂的几何图形，如钢丝绳，运用理论模型一些同质化的假说。

预测轴向静力响应，西尔IWRC分析[7]-[8]。

一个设计多铺设钢绞线的方法进行了研究[9]。

它们之间的IWRC分析[4]代表与良好的相关性显着在文献中已有的实验结果。

B.Murganteetal.（Eds.）:

2011年，第四部分，LNCS6785，103-111页，2011ICCSA。

施普林格出版社2011柏林海德堡

104C.Erdönmez和C.E.İmrak

在文献中给出的有限元模型，基本是一个简单的直部门的有限元模型[10]首先在研究链。

然后它发展到一个三层的直螺旋丝[11]链。

一个新的理论模型的力学响应IWRC充分考虑的双螺旋结构的钢丝绳个别的电线进行了研究[12]。

此外，线，由线造型的优势一般杆理论为基础的方法与纤维的介绍和比较[13]模型。

最近建模的双螺旋线的困难进行了研究[14]。

一些所提到的建模方案，解决遇到的建模问题erdönmez和：

İmrak。

IWRC一个分析，包括塑性变形[15]。

提到生成的实体模型的鲁棒性。

独立的钢丝绳芯（IWRC）是一个特殊类型的钢丝绳。

它是由通过使用为核心的一条直线的钢绞线，由6个外链包裹所示图1。

IWRC的核心链（1+6）线组成。

芯线核心链是直丝和外导线是单螺旋线。

在

外链，外链芯线组成，是一个单一的螺旋形状外链外的电线是图1所示，在嵌套的螺旋形式。

IWRC已被用于多种APPLI阳离子，也成为一个核心链一些钢丝绳，如西尔IWRC和WarringtonIWRC。

大拉伸力钢丝绳的强度是非常重要的应用领域为小的弯曲和扭转刚度。

本文中的所有嵌套的螺旋几何定义首先是描述。

然后IWRC使用嵌套的螺旋几何结构建模。

使用IWRC的数字解决方案建议的几何模型，提出并与理论结果相比。

2钢丝绳几何的新方法

2.1嵌套螺旋几何的定义

IWRC包裹所示由6个外链的核心链组成图1。

由于IWRC的外链，外导线的复杂性，它是通过使用形成难以在3-D模型外嵌套螺旋几何

计算机辅助设计软件。

即使通过CAD软件生成的模型问题的表面，它是不连贯的分析等问题的机构使用有限元分析，如ABAQUS有限元分析代码商标。

为了克服这个问题，一个新的钢丝绳建模过程，提出了使用的数学定义嵌套的螺旋结构。

本文中的所有单个的螺旋线组成的第一

可谓，然后，将获IWRC定义。

一个简单的直链和IWRC的一般建筑图所示图1和图2。

核心直链组成一个半径为R1的直中心线四周由六个单螺旋线半径为R2它周围。

中心导线半径的外链是由R3和嵌套螺旋线半径由R4所示图2。

螺旋角和节距的关系可以得到，

这里pi为螺距的螺旋线的长度和，ri是i第螺旋半径线。

定义一个螺旋中心线，直角坐标系统的位置（x，y，z）是用笛卡尔帧{

}，被定义为单一螺旋中心线，

这里

是绳轴

为半径的单螺旋

是单螺旋铺设角和

免费角度θ用于定义线的位置绕绳轴，

相对于

。

单螺旋相位角定义

。

双螺旋线外绕单一的螺旋线使用位置和方程

（2）在一个单一的螺旋中心线沿嵌套的螺旋的位置可以被定义为[12]

图1。

一个简单的直链几何

这里，

r

是沿嵌套螺旋线中心线的距离，单螺旋链中心线如图2。

施工参数m是一个恒定值，可以估算

其中，

和

分别是铺设外链和外链外的电线长度

，

为线相角θ为线相角。

据

（1）-（3）有权郎奠定钢丝绳结构可以构建和构建一个左郎裁员钢丝绳，它足以否定的坐标值之一

给出的方程（3）。

图2。

几何和内IWRC线

2.2钢丝绳的生成和建模

由于复杂的线的几何形状，嵌套螺旋线以上的外链IWRC的时刻是在范围内的商业实体建模软件模拟嵌套的螺旋线。

为了模拟嵌套代码开发的螺旋线在Matlab作者商标。

每条线的中心线，使用此代码创建使用

控制节点。

使用的参数方程所产生的控制节点单和嵌套螺旋结构。

要撰写简单的直链，中心直丝和单螺旋线是不够的。

单螺旋线将包裹由六个单螺旋线是相同的。

此过程完成简单的直链的建设问题。

IWRC几何组成由直链和六个相同的外股。

图。

2线组合显示。

有两个核心链

标题为连续六个相同的内螺旋线的芯线和中转。

对于外链，每根电线已题为“不同的代码。

“开放式课程网页”代表外中心钢丝

这是一个单一的螺旋形状，而其他6个不同的嵌套螺旋线

评为NH1的，NH6。

图3。

网状形式的一项正居式（RRL）IWRC

嵌套的螺旋线，每个人都有产生，分别撰写外链的“IWRC。

一旦这些电线的构造，所有的电线进口ABAQUS/CAE商标并组装完成IWRC。

在生成的MATLAB商标每个嵌套代码螺旋线控制节点创建分开。

后线控制节点在建模和网格软件的进口HyperMesh的商标。

使HyperMesh的商标每条线的构建与网状形式并出口到分析软件ABAQUS/CAE商标。

每根电线组装和完整的网状形式的IWRC产生ABAQUS/CAE

商标。

有两个好处此过程。

第一个，是几何准备来分析，没有必要进一步啮合的几何形状和几何错误。

第二个是，该方法有没有长度的限制。

它可能会产生较长的部分使用此过程。

使用生成线绳几何分析模型，并找出线材IWRC的行为很容易。

一个网状的形式是一个正确的定期裁员IWRC在图3使用EQN。

3。

它可以施加必要的边界分析条件。

图4。

双螺旋线的缩进都为右正居式（RRL）IWRC

2.3线IWRC线的分析

构建IWRC使用条件下的轴向载荷分析商业分析代码ABAQUS

商标。

钢丝绳的几何参数表1给出了[13]。

模型的一个侧面是插入边界条件和其他的约束，约束非旋转为

。

材料属性被定义如下：

杨氏模量为188000牛顿/平方毫米，塑胶模量为24600牛顿/平方毫米，产量应力的1540牛顿/平方毫米，1800牛顿/平方毫米的极限应力，泊松比为0.3，摩擦0.115。

表面的接触面控制定义的每根电线的相互作用与邻居的电线。

获得由科斯特洛理论和分析结果有限元计算结果比较表2。

从结果可以看出，分析结果显示出良好的协议，与摩擦情况下的理论。

在摩擦的情况下，塑料电线的行为绳子已经看到。

表3中，由线部队的IWRC线已经presenteð。

从结果来看，可以得出结论，核心股进行内部股的最大负荷。

外导线的平均外链铵内进行的最大负荷NH5和NH3如下。

从图。

2氨氮的位置可以看出，它表明接近电线以中心钢绞线负载更多的外链的其他电线。

这信息可能有助于同时优化钢丝绳生产过程。

3结论

由于其复杂的几何嵌套螺旋线在IWRC需要特殊处理而实体建模。

本文IWRC是仿照考虑到IWRC的外链，内外部嵌套螺旋线的复杂性。

这个问题使电线上线基地获得的结果。

一个由线分析线IWRC已被模拟和分析。

第一线所有线建模程序使用嵌套的螺旋结构IWRC电子已被描述。

然后有限元分析，构造与给定的边界条件。

一个IWRC的轴向载荷的例子进行了分析。

理论和有限元分析，显示出良好的协议。

线，由线分析

结果，负载IWRC的每个线已被报道。

结果表明，中心的核心链线已加载的最大力量。

从导致它可以看出，外层嵌套，他lical电线接近中心链面临多外链的其他电线的负荷。

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