多冲碰撞试验机研制及其系统动力学响应分析

发布时间：2017-04-29 12:05

  本文关键词：多冲碰撞试验机研制及其系统动力学响应分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 多次冲击碰撞是工程中常见工况,其多冲件的失效机理目前知之甚少。本文针对目前缺少专用多碰试验机的现状,模拟多冲碰撞工况的工作原理,研制了一台DCP-2型大能量多冲碰撞试验机。该试验机碰撞频率在0-10Hz之间可无级调节,碰撞行程在0-30mm之间可无级调节,冲头质量10kg,最大碰撞速度8m/s,最大碰撞能320J。采用HB72型智能计数器记录冲击碰撞次数并控制试验机按设定实验次数自动停机;采用LC0502型压电石英力传感器、LC0601型电荷放大器、TDS3000系列多功能数字式荧光示波器及计算机来实现冲击力实验数据的采集;设计了一种专用窥视镜可配合高速CCD对试样进行在线观察、摄像、图形显示及处理。 为了实现对试件的高频和快速冲击碰撞,特别研制了一种高频大流量旋转式换向阀。该阀最大换向频率10Hz(通过调速电机进行无级调节,理论上可达更高),最大回油流量可达707L/min,由于阀口开设在圆周面上,理论上增大开口面积可以满足更大的流量需要。阀芯相对阀座转动,通过变化二者的过流面积以实现按试验机匹配动作的运动要求。对研制的旋转式换向阀进行了运动学分析,得出了相应的特性曲线。此外,本文还设计了另外一种高频大流量换向阀:凸轮-插装阀组合式换向阀。分析了试验机冲头部件在工作中的受力情况,利用波动理论建立了冲头部件的波动力学方程,并分析了影响活塞杆疲劳失效的因素。利用通用有限元软件ANSYS对机架结构进行了模态分析,得到其前十阶固有频率和前四阶振型图。可利用分析结果为避开共振的发生选择合适的实验频率,并对机架结构进行改进设计。 本试验机采用条形和圆环形试件,以液压-弹簧作为加力机构,通过改变弹簧的压缩量控制冲击力的大小,碰撞接触应力在30-800MPa之间,处在实际工况中多冲碰撞类零构件的接触应力范围。对试验机的调试结果表明,该机运行稳定、控制可靠,能够近似模拟多冲碰撞类零构件的实际工况。利用本文研制的试验机可完成对多冲碰撞类材料或零件的多碰实验,为开展对多冲碰撞失效及机理的研究,进一步进行材料或零件的耐多碰设计提供实验设备;并可为工程中各种多冲碰撞系统,特别是液-固耦合碰撞系统的实验研究,提供实验装备和实验手段。
【关键词】：多冲碰撞 试验机 旋转式换向阀 动力学响应分析 有限元
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH87
【目录】：

• 中文提要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 多冲碰撞的特点及其研究状况10-13
• 1.2.1 多冲碰撞载荷的特点10-11
• 1.2.2 多冲碰撞的国内外研究状况11-13
• 1.3 多冲碰撞试验机的研究现状与现有技术水平13-15
• 1.4 本文的研究目的和主要研究内容15-17
• 1.4.1 本文研究目的15
• 1.4.2 本文主要研究内容15-17
• 第二章 多冲碰撞试验机的研制17-43
• 2.1 多冲碰撞类零构件的工况分析17-19
• 2.2 试验机主要性能参数的确定及其动力学模型的建立19-23
• 2.2.1 试验机主要性能参数和运动规律的确定19-20
• 2.2.2 试验机动力学模型的建立及基本设计参数的确定20-23
• 2.3 试验机方案设计与选择23-27
• 2.3.1 三种设计方案的提出23-25
• 2.3.2 各种方案的分析比较与选择25-26
• 2.3.3 方案补充与完善26-27
• 2.4 液压系统的研制27-33
• 2.4.1 液压系统升力的估算27-28
• 2.4.2 液压缸参数的确定28
• 2.4.3 换向阀流量的计算28-29
• 2.4.4 液压泵性能参数的确定及其选型29-31
• 2.4.5 液压系统升力的校核31-33
• 2.5 弹簧的设计33-36
• 2.5.1 大弹簧的设计33-35
• 2.5.2 小弹簧的设计35-36
• 2.6 试验机主机结构的设计36-38
• 2.6.1 机架结构的设计36-37
• 2.6.2 机械联接部件和工作台夹具的设计37-38
• 2.7 计数控制、数据采集与在线观测系统的设计38-41
• 2.7.1 冲击智能计数控制系统38-39
• 2.7.2 实验数据采集系统39-41
• 2.7.3 在线观测系统41
• 2.8 本章小结41-43
• 第三章 新型旋转式换向阀的设计研制43-57
• 3.0 引言43
• 3.1 高频大流量换向阀的发展现状43-44
• 3.2 旋转式换向阀的设计44-53
• 3.2.1 新型旋转式换向阀的设计44-46
• 3.2.2 新型旋转式换向阀的功能分析46-47
• 3.2.3 新型旋转式换向阀的改进设计与运动学分析47-51
• 3.2.4 设计应用实例51-53
• 3.3 凸轮－插装阀组合式换向阀53-55
• 3.3.1 凸轮－插装阀组合式换向阀工作原理的分析53-54
• 3.3.2 组合式换向阀中凸轮的设计应用实例54-55
• 3.4 本章小节55-57
• 第四章 冲头部件在多冲碰撞载荷下的动态响应57-66
• 4.0 引言57
• 4.1 材料对冲击载荷的响应57-58
• 4.2 运动质量撞击杆端的应力波58-62
• 4.3 试验机冲头部件中应力波传播的机理分析62-65
• 4.3.1 冲头部件受力分析62-63
• 4.3.2 波动力学方程的建立63-65
• 4.3.3 分析讨论65
• 4.4 本章小节65-66
• 第五章 基于有限元法的试验机结构动力学分析66-82
• 5.0 引言66
• 5.1 振动的理论基础66-68
• 5.2 ANSYS 结构动力学分析68-75
• 5.2.1 有限元法简单介绍68-72
• 5.2.2 ANSYS 的动力学分析72-75
• 5.3 基于有限元法试验机结构的模态分析75-81
• 5.3.1 建模76
• 5.3.2 选择分析类型和分析选项76
• 5.3.3 施加边界条件并求解76-77
• 5.3.4 观察结果77-80
• 5.3.5 结论与分析80-81
• 5.4 本章小节81-82
• 第六章 试验机安装、调试及运行性能分析82-89
• 6.1 试验机安装82-86
• 6.2 试验机调试86-87
• 6.3 试验机运行分析87-88
• 6.3.1 实验与结果87
• 6.3.2 试验机运行分析87-88
• 6.4 本章小节88-89
• 第七章 全文总结89-91
• 7.1 全文总结89-90
• 7.2 展望90-91
• 参考文献91-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果95-96
• 致谢96-98
• 详细摘要98-100

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：334816