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锚绞机是船舶配套的关键设备,带式制动器是锚绞机的重要组成部分,传统的设计方法以经验为主,成本较高、效率较低,且不能对它的性能进行全面的分析和计算。有限元方法能在设计周期、制造成本和快速响应市场等方面满足社会需求,同时提高了产品的市场竞争力。 本文对船用锚绞机带式制动器进行了全面的分析研究,主要内容如下: (1)研究了带式制动器强度分析的基础理论,即制动带挠性体摩擦理论,利用UG软件建立了制动系统中制动带实际尺寸三维模型,对其进行有限元分析,揭示了在制动过程的应力应变特点及强度失效临界载荷。 (2)分析了带式制动器热-机耦合的基本理论,包括接触算法流程、摩擦生热理论和热-机耦合理论,给出了温度场热传导的有限元求解方法和热-机耦合条件下温度场和应力场的有限元描述。 (3)依据带式制动器的结构特征,创建了制动器的热-机耦合模型,建立了热分析的边界条件。根据锚绞机带式制动器紧急制动和连续制动工况各自特点,运用ABAQUS分别对其进行数值模拟,得到了制动带、摩擦片和制动鼓的温度场和应力场的分布特点和变化规律。 (4)根据紧急制动和连续制动两种工况热-机耦合的分析结果,研究了带式制动器制动鼓的疲劳失效机理。依据制动鼓危险部位的名义应力曲线,使用局部应力应变法建立制动鼓热疲劳分析模型,预测了制动鼓疲劳寿命。