[发明专利]一种综合多参数的绳索设计方法

权利要求书

1.一种综合多参数的绳索设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.根据工况需要，综合考虑绳索的抗旋转性、抗拉性和柔韧性，通过公式：

Q1=EfA0+Σj=1nmj[ηTjsinβj+ηNjcosβj]---(1)]]>

Q3=Σj=1nmj[(ηHj-ηNjRj)sinβj+(ηGj+ηTjRj)cosβj]---(2)]]>

B=π4·[Efr04+Σj=1n2mjQj1sinβjAj(2+νcos2βj)rj4]---(3)]]>

确定钢丝绳轴向扭转耦合刚度系数Q₃、轴向刚度系数Q₁和抗弯刚度系数B，

式中：β_j为第j层股的螺旋角，r_j为第j层股的半径，R_j为第j层股的捻制半径，n为绳索中股的层数，m_j为第j层中股的数量；E_f为绳芯弹性模量，A₀为绳芯的截面积，A_j为第j层股的截面积，ν为钢丝材料的泊松比；

b.基于螺旋结构的轴向刚度系数Q₁、轴向扭转耦合刚度系数Q₃和抗弯刚度系数B关于绳索中钢丝直径和捻制参数的表达式(1)(2)(3)计算绳索中股的捻制参数，其中螺旋角越接近90°，绳索轴向刚度越大，而且随着螺旋角靠近90°，螺旋角对绳索轴向刚度的影响减弱；螺旋角越远离90°，绳索抗弯刚度越小，而且随着螺旋角远离90°，螺旋角对绳索抗弯刚度的影响增强；

根据轴向扭转耦合刚度系数Q₃的表达式，令Q₃＝0，对于有n层股的绳索，将n-1个螺旋角β₁,β₂...β_n-1的值在允许范围内固定，计算得到另一个螺旋角β_n的值，形成一组由n个螺旋角β₁,β₂...β_n组成的组合，多次变化n-1个固定螺旋角的值，形成多组由n个螺旋角组成的组合β₁,β₂...β_n；

c.将多组螺旋角β₁,β₂...β_n组合分别带入轴向刚度系数Q₁的表达式(1)和抗弯刚度系数B的表达式(3)中，对绳索抗拉性能有要求的工况选择使轴向刚度系数Q₁值最大层股的螺旋角β₁,β₂...β_n进行组合，对绳索柔韧性要求而无需考虑抗拉性能的工况选择使抗弯刚度系数B最小层股的螺旋角β₁,β₂...β_n进行组合；

d.螺旋角β₁,β₂...β_n组合选择好后，通过调节最外层股的螺旋角即可实现对轴向刚度系数Q₁、轴向扭转耦合刚度系数Q₃和抗弯刚度系数B的最大幅度调节，通过调节最内层股的螺旋角即可实现对轴向刚度系数Q₁、轴向扭转耦合刚度系数Q₃和抗弯刚度系数B的最小幅度调节。