刮板是刮板输送机的重要零部件之一，刮板与链条组成刮板链，是刮板输送机的牵引机构。由于在煤炭运输中，刮板输送机中部槽中板由于磨损导致轨道无法保证平直，加之煤炭等对刮板滑动的影响，因此刮板与链道间存在卡涩现象，如果加大传动功率容易造成链条的疲劳断链。
为解决卡涩问题，设计了一种新型刮板结构，如图1所示。与原始设计相比，新设计的刮板在原有刮板的基础上，在刮板两侧设计了一种穿越结构，通过穿越结构的弹性变形，提供对卡涩的克服作用。本文利用Hypermesh软件，采用有限元分析的方法，对该新型刮板结构进行刚度和强度分析，结合相关计算结果进行了新旧结构的对比，并对新型刮板结构的优势进行了分析。
      本文计算的刮板材质为42CrMo，弹性模量200GPa，泊松比0.3。计算中考虑了材料的弹塑性力学行为，屈服强度940 MPa，强度极限1080 MPa，延伸率12%。
      采用Hypermesh进行有限元网格划分，由于几何结构存在大量影响网格划分的琐碎曲面和线条，因此需要对三维模型进行几何清理，对不必要的几何特征进行抑制，并人工补全不完整信息。因为刮板结构为对称结构，为了减少计算工作量，采用1/2模型进行建模和计算。刮板的网格模型如图2所示。
      计算模型信息如表1所示，采用ABAQUS6.10软件进行有限元计算。对网格采用高阶四面体单元进行构建，并选择了表面应力改进单元，以提高对应力计算的精度。螺栓结构简单，故采用高精度的高阶六面体单元构建。
      原始结构分为上下2部分，通过螺栓联接。螺栓与上下结构采用Tie联接的形式，以模拟螺栓对结构的联接作用，在上下块体之间不增加额外的联接。
      改进结构分为4个部分，同样采用Tie的方式通过螺栓进行联接。另外由于穿越件需要与上块体进行可考虑联接，因此在二者之间的贴合区域也设置了Tie联接。另外在穿越结构中设置了自接触区域，以模拟当变形足够大时所发生的接触作用。
      利用Hypermesh11采用1/2模型进行结构有限元分析，在中间边界处设置对称约束条件，在链条拉动的部位加载载荷，计算中满载为30000 N（1/2模型），对滑动部位的顶点进行法向限位，在滑动部位的前端进行滑动方向限位，如图所示。
      如图所示，在所给定的约束和载荷情况下，结构最大变形为0.857 mm，沿刮板长度方向最大伸长0.232 mm，最大缩进0.194 mm。结构的最大等效应力532.9 MPa，应力最大区域为链条加载部位，最大拉伸应力为529.7 MPa，位置位于链条挤压区域的对面。
      如图所示，在所给定的约束和载荷情况下，采用Newton迭代法进行材料非线性和几何非线性计算，当达到84.53%时无法收敛，表明结构存在发生失稳的可能性较大，对应的极限载荷为25359 N。
      计算结果：结构最大变形为20.95 mm，沿刮板长度方向最大伸长8.577 mm，最大缩进13.00 mm。最大等效应力983.5 MPa，应力最大区域为穿越件薄弱部位，最大拉伸应力1171 MPa，同样位于穿越件薄弱部位，同时，最大等效塑性应变为4.836%，结构进入显著的弹塑性阶段。

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