交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性研究

发布时间：2017-03-23 15:17

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【摘要】：交变气动冲击锤是一类应用广泛的手持式气动冲击机械。目前,国内对交变气动冲击锤的研究还不够充分,有关交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性和智能化控制方面的研究还相当少,总体研究水平落后于一般机械系统。基于此,本论文从波动力学理论出发,就交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性展开了较为系统的研究。首先,论文应用一维应力波特征线法对交变气动冲击锤冲击系统中的柔性杆撞击问题进行了理论分析,探究了冲击部件之间瞬态波的传播过程和撞击接触面撞击力的变化规律。其次,论文基于显式动力学分析程序LS-DYNA对交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性进行了仿真计算,重点分析了钎具直径、活塞初始冲击速度和工作介质性质对撞击接触面撞击力和活塞冲击反弹速度的影响,揭示了不同属性工作介质的动态凿入过程,并在此基础上提出了工作介质特征辨识方法。最后,论文通过试验,研究了活塞冲击反弹状态与工作介质物理特性之间的关系,验证了数值模拟结果的正确性和工作介质特征辨识方法的可行性。研究结果表明,不同物理特性的工作介质对应的交变气动冲击锤瞬态冲击特性也不同。因此,在交变气动冲击锤实际作业过程中,可根据其活塞的冲击反弹状态间接地预测或实时地辨识工作介质特征。研究结论为进一步研究交变气动冲击锤以及同类型冲击机械的智能辨识和最优控制提供了一定的理论依据。
【关键词】：气动冲击锤 模型 应力波 瞬态冲击特性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH138
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 气动冲击机械发展概况10-11
• 1.2 选题背景及研究意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 冲击机械瞬态冲击特性研究12-14
• 1.3.2 冲击反弹现象及特征辨识研究14-15
• 1.4 论文主要研究内容15-17
• 第二章 交变气动冲击锤的组成结构和工作原理17-23
• 2.1 交变气动冲击锤的分类17
• 2.2 交变气动冲击锤的主要结构17-19
• 2.2.1 主要组成结构17-18
• 2.2.2 驱动系统18
• 2.2.3 配气系统18-19
• 2.2.4 冲击系统19
• 2.3 交变气动冲击锤工作原理19-22
• 2.3.1 工作原理19-20
• 2.3.2 工作过程分析20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 冲击系统瞬态响应波动力学分析23-48
• 3.1 冲击机械冲击系统概述23-26
• 3.2 柔性杆一维波动力学理论26-34
• 3.2.1 波的分类26-27
• 3.2.2 柔性杆纵向波动方程27-28
• 3.2.3 应力波的透射和反射28-31
• 3.2.4 撞击应力波波形特征分析31-34
• 3.3 特征线法34-35
• 3.4 交变气动冲击锤瞬态冲击响应波动力学分析35-46
• 3.4.1 冲击系统力学模型35-36
• 3.4.2 约束条件36-37
• 3.4.3 基于特征线法的瞬态冲击响应理论分析37-42
• 3.4.4 二次撞击及反弹现象分析42-46
• 3.5 算例分析46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 交变气动冲击锤冲击系统有限元建模48-62
• 4.1 LS-DYNA简介48-52
• 4.1.1 基本控制方程49-51
• 4.1.2 接触界面算法51-52
• 4.2 交变气动冲击锤冲击系统有限元建模52-57
• 4.3 模型的可靠性验证57-58
• 4.4 冲击凿入过程分析58-61
• 4.4.1 应力波传播过程58-59
• 4.4.2 混凝土凿入过程59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 交变气动冲击锤瞬态冲击响应研究62-76
• 5.1 冲击系统瞬态冲击响应概述62
• 5.2 钎具直径对系统冲击响应的影响62-64
• 5.3 活塞初始冲击速度对系统冲击响应的影响64-67
• 5.3.1 初始冲击速度对撞击力响应的影响64-65
• 5.3.2 初始冲击速度对活塞速度响应的影响65-67
• 5.4 工作对象性质对系统冲击响应的影响67-70
• 5.4.1 工作对象性质对撞击力响应的影响67-68
• 5.4.2 工作对象性质对活塞速度响应的影响68
• 5.4.3 凿入过程对比68-70
• 5.4.4 工作介质特征辨识70
• 5.5 冲击活塞运动特性试验研究70-75
• 5.5.1 试验目的71
• 5.5.2 试验原理71-72
• 5.5.3 试验装置72-73
• 5.5.4 试验结果分析73-75
• 5.6 本章小结75-76
• 结论与展望76-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-84
• 致谢84-85
• 附件85

【参考文献】

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本文编号：264014