2.2應力分析
   
    利用Cosmos/works有限元分析軟件可對支架數字實體模型進行應力分析，找到應力分布規律，確定安全系數，優化結構尺寸。
   
    目前支架應力分析方法通常采用傳統的材料力學和彈性力學來進行分析。傳統計算方法主要進行平面力系計算，空間力學計算比較困難，而且無法處理一些結構件強度問題，如過橋的強度分析，使得計算簡略而缺乏可靠性。
   
    當前比較先進的強度分析方法是有限元法，有限元法是求解數理方程的一種數值方法，它是將彈性理論、計算數學和計算機軟件有機地結合在一起的一種數值分析技術，由丁它快速、高效地解決了許多學科和實際工程問題，因而得到逐步的推廣應用。
   
    支架有限元強度計算以液壓支架通用技術條件為依據。根據實際需要，進行靜力強度計算。加載方式采用組合加載方式進行計算，相對國內標準檢測出液壓支架的安全性。
   
    在計算中不把墊塊的作用力當作外力來考慮，而是把墊塊的作用力當作邊界條件來處理。由于將墊塊作為結構的邊界約束條件來處理，因此，對于掩護式支架來說，其外載只有立柱對頂梁、底座柱窩所加的載荷。由于柱窩同立柱的作用屬于接觸問題，處理起來較為復雜，因此假定立柱傳遞給柱窩的外力均勻作用于柱窩表面。
   
    支架結構中銷孔與銷軸間的接觸點，隨著加載方式和支架高度的不同而不同。在整架計算時，省略接觸問題，將銷軸件簡化為梁元米進行計算。
   
    支架模型為實體模型。為了減少節點數量，節約計算機資源，在建模時可以作必要的簡化。對ZY2000/07/14結構件三維實體模型裝配體的分析，按照以下9種加載方式分別進行:(1)頂梁偏載;(2)頂梁偏載與底座扭轉;(3)頂梁偏載與底座集中載荷;(4)頂梁扭轉;(5)頂梁扭轉與底座集中載荷;(6)頂梁兩端集中載荷;(7)頂梁中部集中載荷;(g)底座扭轉;(9)底座兩端集中載荷。
   
    以第(2)種情況為例，經過材質參數定義、網格劃分、定義邊界條件(約束和加載)、運行應力計算等步驟，計算結果的應力云圖如圖3所示。
 

   
    通過對9種計算結果分析，總結如下:
   
    (1)柱窩附近和墊塊附近的應力值都較高;
    (2)頂梁偏載時，頂梁、掩護梁、前后連桿上的應力都較大;
    (3)頂梁中間加集中載荷時，頂梁上應力值較大，其余構件應力則小得多;
    (4)頂梁3點加載時，前部加偏載時，最高應力出現在前部柱窩附近肋板處與頂梁和掩護梁連接處;
    (5)頂梁兩端加集中載荷時，頂梁上應力較大，其他部件上的應力值相比要小得多;
    (6)底座3點加載時，前部加偏載時，則最高應力區位于過橋處;
    (7)前、后連桿的應力值在頂梁加偏載時和3點加載時應力值較高。
   
    通過對支架整架有限元應力分析，找出支架應力分布規律，即支架在頂梁偏載工況下受力狀況最為惡劣，表現為支架頂梁、掩護梁、前后連桿和底座等處都有較大的應力分布。為節省時間，可以著重加強頂梁偏載、3點加載(方墊塊位于頂梁后方)和底座扭轉(方墊塊位于底座前方)3種工況的分析。
   
    支架強度分析表明，其最高應力分布表現為區域性、局部性的存在，在實際設計中應重點在該區域施以高強度板材。
   
    3結語
   
    應用Solidworks軟件設計的ZY2000/07/14薄煤層液壓支架，在淄博礦務局埠村煤礦綜采工作面一次安裝配套成功，目前已正式投產，達到了設計的要求，證明了在液壓支架設計中應用Solidworks三維設計軟件是可行的。