U型伸缩臂下滑块调整对接触应力影响研究

发布时间：2017-05-29 08:02

  本文关键词：U型伸缩臂下滑块调整对接触应力影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：箱型伸缩臂已在工程机械设备诸如汽车起重机、登高平台车中得到广泛应用,并向着大型、超大型方向发展。随着承载量及作业高度的不断增大,对伸缩臂的强度、稳定性等各方面性能提出了更高的要求。目前,主要通过优化截面形式、使用高性能材料等方法来提高伸缩臂的性能,以满足使用要求。伸缩臂截面形式从四边形、六边形逐渐发展到U型、椭圆形等。 伸缩臂的每节臂架之间通过与滑块的接触来实现搭接,滑块起到导向定位、传递载荷等作用。伸缩臂与滑块的接触区受力情况比较复杂,且容易产生应力集中,臂架的危险截面一般也出现在滑块搭接部位。因此,对滑块进行合理的改进,以减小伸缩臂与滑块接触区最大应力、获得理想的接触应力分布显得尤为必要。同时,对于进一步提高伸缩臂的承载能力、局部稳定性等有重要的意义。 本文借助于显式动力有限元程序LS-DYNA,针对U型截面伸缩臂,利用显式接触算法对伸缩臂与下滑块进行了接触分析,得到伸缩臂与滑块间的接触应力分布。在此基础上,研究了下滑块调整对伸缩臂接触应力的影响。具体研究工作如下： (1)介绍了伸缩臂结构特点及其截面形式,研究了LS-DYNA显式有限元接触算法及其在伸缩臂接触分析中的应用。 (2)根据1200吨全路面汽车起重机分析了U型截面伸缩臂结构特点。在LS-DYNA中建立了伸缩臂与下滑块的显式有限元接触模型。通过定义伸缩臂与下滑块接触类型,并设置合理的接触控制选项和求解控制选项,对伸缩臂与下滑块进行显式接触分析。 (3)研究了接触刚度系数、质量缩放技术、上滑块等效方案等因素对伸缩臂与下滑块接触分析结果的影响。对不同因素分别做了大量的计算,通过对比分析所得结果,选取了合理的接触刚度系数、时间步长以及上滑块等效方案。 (4)研究了下滑块径向厚度调整、下滑块底部或前端刚度调整对伸缩臂接触应力的影响。计算结果表明当伸缩臂与下滑块接触区底部存在适当缝隙时,可有效减小臂架接触区最大应力；但当缝隙逐渐增大时,会在缝隙两侧产生应力集中现象,反而增大了接触区应力。通过改变下滑块底部或前端刚度,可以有效降低伸缩臂滑块接触区最大应力,改善接触区应力分布。
【关键词】：U型伸缩臂 下滑块 LS-DYNA 接触分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 伸缩臂概述9-12
• 1.1.1 伸缩臂的结构特点9-11
• 1.1.2 伸缩臂的截面形式11-12
• 1.2 滑块局部应力研究概述12-13
• 1.2.1 伸缩臂用滑块介绍12
• 1.2.2 滑块处局部应力研究12-13
• 1.3 接触问题的研究13-14
• 1.4 课题的来源与研究意义14-15
• 1.5 论文的主要工作15-16
• 2 LS-DYNA显式有限元接触算法16-26
• 2.1 接触问题有限元算法16-17
• 2.2 LS-DYNA显式接触算法17-23
• 2.2.1 显式接触的数值计算方法17-19
• 2.2.2 显式接触算法的有限元实现19-23
• 2.3 LS-DYNA求解接触问题一般步骤23-25
• 2.4 显式接触分析注意事项25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 LS-DYNA在U型伸缩臂滑块接触中的应用26-45
• 3.1 1200吨全路面起重机伸缩臂结构26-27
• 3.2 伸缩臂有限元模型的建立27-32
• 3.2.1 伸缩臂及滑块几何模型的简化27-28
• 3.2.2 伸缩臂及下滑块网格划分28-29
• 3.2.3 边界条件及载荷的定义29-32
• 3.3 接触界面定义及控制32-34
• 3.3.1 接触界面的定义32
• 3.3.2 接触界面控制选项32-34
• 3.4 伸缩臂接触求解控制34-36
• 3.5 伸缩臂与下滑块接触影响因素分析36-44
• 3.5.1 接触刚度对计算结果的影响36-37
• 3.5.2 质量缩放对计算结果的影响37-42
• 3.5.3 上滑块不同等效方案对接触应力影响42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 下滑块调整对伸缩臂接触应力影响45-61
• 4.1 下滑块布置方式45
• 4.2 问题的提出45-47
• 4.3 下滑块厚度调整47-55
• 4.3.1 下滑块厚度调整方案47-49
• 4.3.2 MATLAB调用LS-DYNA批量计算49-50
• 4.3.3 结果分析50-55
• 4.4 下滑块刚度调整55-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

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  本文关键词：U型伸缩臂下滑块调整对接触应力影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：404438