搭接长度对钢丝绳芯输送带接头承载能力影响的数值模拟

输送带接头区域钢丝绳的抽出力是衡量接头承载能力的重要指标。目前针对钢丝绳芯输送带接头的研究主要集中在接头的结构参数、硫化工艺及胶料的粘合性能,并没有指出搭接长度对接头承载能力的影响。为研究搭接长度对钢丝绳芯输送带接头承载能力的影响,以st1250型钢丝绳芯输送带为研究对象,取输送带接头处单根钢丝绳部分建立接头模型,采用双线型内聚力模型模拟钢丝绳与橡胶的胶接状态,并通过切向拉剪试验与法向拉伸试验获得模型参数。将双线型内聚力模型与钢丝绳-橡胶接触界面相结合,对接头单根钢丝绳从橡胶中脱粘抽出的损伤演化过程进行仿真分析,发现接头损伤演化过程分为线性加载、损伤萌生、损伤扩展与完全失效4个阶段,且接头损伤失效曲线与双线型内聚力模型牵引力-位移曲线具有较好的一致性,验证了双线型内聚力模型可较好地模拟钢丝绳芯输送带接头损伤失效过程。对不同搭接长度的接头模型进行了仿真,得出搭接长度为350~750 mm时,随着搭接长度增大,接头刚度总体呈非线性增大,接头橡胶所受最大剪应力呈递减趋势,从而确定了接头搭接长度范围应控制在350~750 mm。对不同钢丝绳直径下搭接长度对接头承载能力的影响进行了仿真,结果表明:钢丝绳抽出力随搭接长度增大总体呈非线性递增;钢丝绳直径越大,接头钢丝绳抽出力随搭接长度增大的涨幅越大。拟合得到了不同钢丝绳直径下接头搭接长度与单根钢丝绳抽出力之间的函数关系,为不同承载能力要求下接头搭接长度的合理化选择提供了理论依据。