弯曲钢丝绳股内钢丝应力应变数值模拟

吴娟^1,2，寇子明^1,2，刘玉辉^1,2，吴国雄^1,2

1. 太原理工大学机械工程学院2. 山西省矿山流体控制工程(实验室)技术研究中心

摘 要：以右交互捻钢丝绳为例,根据弯曲钢丝绳结构特点及股内钢丝的缠绕关系,应用微分几何理论建立了Frenet-Serret标架图,推导出弯曲状态二次螺旋线空间矢量表达式。构建了12-6×7IWRC右同向捻和右交互捻钢丝绳有限元分析模型。以钢丝绳一端约束3个方向自由度,另一端施加轴向集中载荷作为加载工况,确立模型求解的边界条件,分析2种捻向钢丝绳等效应力及变形分布规律。仿真结果表明:弯曲状态下右交互捻钢丝绳等效应力变化幅度高于右同向捻钢丝绳等效应力,右同向捻钢丝绳变形大于右交互捻钢丝绳变形。进行弯曲右交互捻钢丝绳拉伸试验,比较了钢丝绳的试验值、仿真值和Costello理论计算值,最大误差为10%。在误差允许范围内试验结果与模拟结果基本吻合,验证了模型的正确性。

关键词：弯曲;钢丝绳;应力;变形;