液压冲击器计算机仿真及其局部优化分析

发布时间：2017-10-10 04:18

  本文关键词：液压冲击器计算机仿真及其局部优化分析

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【摘要】：液压冲击器是通过将其内部高压液压油的能量转化为内部构件活塞的动能,推动活塞撞击钎杆,从而使钎杆撞击大地,实现破碎坚硬物体的目的。近些年来随着工程建设领域的迅速发展,液压冲击器的使用得到了极大地普及,对冲击器的性能要求越来越高,因此有必要不断完善液压冲击器的设计方案,以提高产品质量和工作性能,进一步提高产品在市场上的竞争力。本文以马鞍山惊天公司某型号液压冲击器为研究对象,利用Matlab和ADAMS两种软件对液压冲击器进行了仿真计算,应用ANSYS Workbench软件对液压冲击器局部构件进行了结构优化分析,并对液压冲击器冲击部件进行了疲劳寿命分析。本文主要对以下几个方面进行了研究： 利用Matlab/simulink软件对液压冲击器冲击能进行仿真。本文建立的冲击器的非线性数学模型考虑了泄露和粘性阻力等因素影响,模型精度较高。利用软件对液压冲击器的冲程打击阶段的冲击能进行了计算,并通过设定不同的工作油压和不同的配合间隙计算冲击能大小,得出工作油压和配合间隙对冲击器冲击能影响的相关量化指标。 基于ADAMS/View的液压冲击器多体动力学分析。利用上一节得出的液压冲击器部分数学模型,在ADAMS软件中建立了冲击器的动力学模型。分析得出活塞和阀芯的位移和速度曲线,从而在一定程度上将液压冲击器内部构件的动态特性进行了量化,同时明确了个部件之间的运动关系。 通过ANSYS Workbench软件对液压冲击器活塞和钎杆进行了结构静力学分析,结果显示原始钎杆和活塞均有局部的应力集中,并由此对构件的相关结构作出改进,优化了部件的局部应力。 基于金属材料的疲劳破坏和疲劳损伤的累积方法等基本理论,对液压冲击器的钎杆进行疲劳寿命分析,结果显示其尖部的寿命值较低,相应的疲劳损伤值较大,符合钎杆构件实际破坏情况。对钎杆进行疲劳分析,为以后的设计优化提供了一个新的思路。 相信随着各种仿真分析软件的不断改进和完善,液压冲击器相关理论的研究不断深入,工程机械行业的不断发展,计算机仿真技术对于液压冲击器的研究开发和产品的质量把控上将会提供更大的帮助。
【关键词】：液压破碎锤 ADAMS 数学模型 结构优化 疲劳分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插图目录12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 液压冲击器国内外发展概况及研究现状15-17
• 1.1.1 发展概况15
• 1.1.2 液压冲击器理论研究15-16
• 1.1.3 液压冲击器部分关键部件的研究16-17
• 1.2 液压冲击器的分类17-19
• 1.3 液压冲击器的基本结构、技术特点和工作原理19-22
• 1.3.1 液压冲击器基本结构19-20
• 1.3.2 液压冲击器的技术特点20-21
• 1.3.3 液压破碎锤的基本原理21-22
• 1.4 本课题的来源、研究内容及研究意义22-23
• 第二章 基于MATLAB/SIMULINK的液压冲击器数学模型的理论分析23-32
• 2.1 MATLAB/SIMULINK简介23
• 2.2 建立液压冲击器数学模型的相关假设23-24
• 2.3 液压冲击器状态方程中各量值的确定24-26
• 2.3.1 各元件功率和运动特性24-25
• 2.3.2 约束条件的处理25-26
• 2.4 液压冲击器的数学模型26-27
• 2.5 液压冲击器的SIMULINK仿真模型和求解27-31
• 2.5.1 液压冲击器仿真模型的建立27-28
• 2.5.2 液压冲击器仿真求解28-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第三章 液压冲击器动态特性仿真研究——ADAMS虚拟样机技术32-52
• 3.1 ADAMS软件基本思想32-35
• 3.1.1 ADAMS软件简介32
• 3.1.2 ADAMS软件建模与求解的一般步骤32-33
• 3.1.3 ADAMS软件基本算法33-35
• 3.2 液压破碎锤ADAMS仿真模型35-44
• 3.2.1 三维建模36-38
• 3.2.2 ADAMS仿真参数设置38-41
• 3.2.3 添加模型约束41
• 3.2.4 对构件施加载荷41-44
• 3.3 系统仿真求解与结果分析44-47
• 3.4 ADAMS用户仿真界面的设计47-51
• 3.4.1 定制对话框47-50
• 3.4.2 定制菜单50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 基于ANSYS WORKBENCH的液压冲击器局部结构有限元分析52-59
• 4.1 有限元分析基本介绍52-54
• 4.1.1 有限元法基本理论52-53
• 4.1.2 Ansys Workbench软件基本介绍53-54
• 4.2 活塞和钎杆的结构有限元分析及改进54-58
• 4.2.1 冲击活塞54-56
• 4.2.2 钎杆56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 液压冲击器钎杆的疲劳分析59-67
• 5.1 疲劳破坏59-60
• 5.1.1 疲劳破坏的特征59
• 5.1.2 疲劳累积损伤理论和疲劳寿命59-60
• 5.2 疲劳分析简介60-61
• 5.2.1 应力定义60
• 5.2.2 应力-寿命曲线60-61
• 5.3 疲劳寿命分析61-65
• 5.3.1 钎杆的疲劳分析61-63
• 5.3.2 疲劳结果分析63-65
• 5.3.3 疲劳寿命计算对比65
• 5.4 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1004291