Research on a new type of bolt axial force monitoring device
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摘要: 针对多数矿井锚杆力监测装置存在结构复杂、成本较高且很难做到实时有效判断等问题，设计了一种可以通过不同频率的声音判断锚杆力大小的新型锚杆力监测装置。利用Pro-E软件建立监测装置的实体模型，使用ANSYS软件对监测装置进行静力学和模态计算，利用LMS Virtual.lab软件对该装置进行声学仿真分析。研究表明，该装置可行有效，适合实际推广使用。
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关键词:
- 声学 /
- 锚杆力 /
- 监测装置 /
- ANSYS软件 /
- Virtual.lab软件
Abstract: Most bolt axial force monitoring devices have complex structure, high cost, and are difficult to achieve real-time and effective judgment. A new type of anchor force monitoring device was proposed, that can judge the anchor force at this time by listening to the sound of different frequencies. Pro-E software was used to establish the entity model of the monitoring device was studied, ANSYS software was used to carry out statics and modal calculation of the monitoring device, and LMS Virtual.lab software was used to carry out acoustic simulation analysis of the device. The results show that the device is feasible and effective, and suitable for practical promotion and use.-
Key words:
- acoustics /
- bolt axial force /
- monitoring device /
- ANSYS software /
- Virtual.lab software
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图 7 载荷为17.8 t时某一场点位置的声压−频率曲线
Figure 7. Sound pressure frequency curve at a certain field point position under a load of 17.8 t
图 8 不同载荷下同一场点位置处的声压−频率曲线
Figure 8. Sound pressure frequency curve at the same field point under different loads
图 9 不同阻尼比同一位置处场点的声压−频率曲线
Figure 9. Sound pressure frequency curve of field points at the same position with different damping ratios
表 1 材料的相关参数
Table 1. Relevant parameters of materials
材料 弹性模量/Pa 泊松比 密度/（kg•m−3） 屈服极限/MPa
20Cr
2.1×1011
0.3
7800
540
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表 2 监测装置的前十阶固有频率求解结果
Table 2. Solution results of the top Ten natural frequencies of the monitoring device
阶数 频率/Hz 阶数 频率/Hz 1 472.32 6 503.27 2 483.92 7 506.73 3 490.30 8 507.03 4 491.31 9 507.26 5 493.33 10 507.39
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表 3 不同直径下监测装置基率计算结果
Table 3. Calculation results of basic rate of monitoring devices under different diameters
Hz 载荷/t 截面直径/mm 1.0 1.5 2.0 0 799.50 1208.9 1553.2 17.8 472.32 1029.6 1482.7
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