电磁冲击器阀芯动力学特性研究

发布时间：2020-11-16 09:29

　　 电磁冲击器是一种利用电磁力产生冲击的冲击机械,可以用于旧城改造、混凝土构件的拆毁、公路路基建设和钢厂炉渣拆卸等方面。冲击机械的冲击过程是在极短的时间内完成的,产生极大的冲击力,在此期间材料结构可能发生大变形、大扭转,甚至有可能进入塑性状态,过程十分复杂。因此在实际工作过程中,电磁冲击器的冲击部件阀芯由于各种原因很容易被损坏,对冲击过程中应力应变在阀芯中的变化及分布规律,及应力应变对阀芯损坏有什么样的影响,阀芯在冲击过程中能量传递效率,这些问题的研究对冲击器的开发与设计具有重要的理论和工程意义。本文针对电磁冲击器冲击系统阀芯冲击问题,进行了以下研究： 对冲击动力学和有限元的基本理论进行了系统的归纳,得到冲击动力学问题的一般分析方法及求解过程,为数值仿真打下理论基础。介绍了冲击动力学非线性有限元的求解方法Lagrange法,归纳出冲击动力学的基本方程,并总结了接触碰撞的基本算法；将冲击动力学基本方程和有限元分析相结合,得出阀芯冲击问题的解决方法。 以电磁冲击器冲击系统为分析对象,建立冲击系统有限元模型。 以电磁冲击器的阀芯为研究对象,进行冲击实验,测其加速度；利用软件进行仿真模拟,找出实验结果和仿真数据的差距,结果表明实验数据与仿真数据误差相对较小,在可接受的范围内,说明利用LS-DYNA软件进行电磁冲击器冲击系统仿真分析是可行的。同时也验证了解决冲击问题方法的可行性。 通过对阀芯撞击弹性体、刚性体和弹性杆三种工况进行分析,得出阀芯撞击时应力分布规律,阀芯心部应力高于边沿应力,撞击端具有很大的压应力,拉应力很小；而中间部位不仅具有较大的拉应力也有较大的压应力。由此产生两种失效形式,撞击面的疲劳损坏和杆身的疲劳破坏。最后,以阀芯撞击弹性杆为例,分析了阀芯撞击弹性杆时阀芯能量传递情况,得出阀芯能量传递效率与介质刚度有关,当介质的刚度增加时阀芯能量传递效率就会降低。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH137.52
【部分图文】：

XX+△X图2.1钎杆上单位长度微体受力图设一钎杆受到活塞撞击后，其中一单元的受力情况如图2.1所示。当t=O时，钎杆受到沿x轴正方向的冲击，在t时刻，钎杆上取一小段长度为公，其左边的坐标为x，受力为R;右边的坐标为x十公，受力为R+AR，都以向右为正。假定在整个冲击过程中，钎杆的每个横截面始终保持平面，且截面上的应力是均匀的。按牛顿惯性定律可写出公小段的运动微分方程:

载荷算法介绍荷计算一般采用静态冲击因子(动载系数)法，但装刚度和结构刚度所造成的影响，从理论上说这种种方法也无法分析物体间的冲击效应。因此，本文的工具。历程的瞬态动力学问题常见的算法有:Euler)法及Lagrange法。其中Lagrange描述增量法用是目前这一领域最成熟最简单应用最广泛的有限元冲击载荷过程中复杂的边界条件和材料本构关系，采用Lagrange方法时，节点固定在分析对象上，通成网格。当分析对象变形时，节点随着材料的移动ge法计算的是质量恒定的单元运动。基本方程

图2.38节点实体单元矩阵表示为:{X(咨，斤，‘，，)}=[N卜}“意点坐标矢量{X(杏，。，、，，)r二[x，，xZ，x3];坐标矢量{x}汀·[x:，二{，二;，…，二l，二璧，二习;阵，由下式表示:﹁Jlweeseseseseseseseses00热o汽。汽0000O劝钧鸽O叭00一les.eses月L一一1J...、JI尸﹄厅七﹄才l、巨变分形式为:“·少;“，dv十工吼‘。dv一拯“，dv一少，戊de一O用有限元插值的形式代入式(2.30)可得:命=艺命，=Om二1
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本文编号：2885945