電磁沖擊器是一種利用電磁力產(chǎn)生沖擊的沖擊機(jī)械,可以用于舊城改造、混凝土構(gòu)件的拆毀、公路路基建設(shè)和鋼廠爐渣拆卸等方面。沖擊機(jī)械的沖擊過(guò)程是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的,產(chǎn)生極大的沖擊力,在此期間材料結(jié)構(gòu)可能發(fā)生大變形、大扭轉(zhuǎn),甚至有可能進(jìn)入塑性狀態(tài),過(guò)程十分復(fù)雜。因此在實(shí)際工作過(guò)程中,電磁沖擊器的沖擊部件閥芯由于各種原因很容易被損壞,對(duì)沖擊過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變?cè)陂y芯中的變化及分布規(guī)律,及應(yīng)力應(yīng)變對(duì)閥芯損壞有什么樣的影響,閥芯在沖擊過(guò)程中能量傳遞效率,這些問(wèn)題的研究對(duì)沖擊器的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)具有重要的理論和工程意義。本文針對(duì)電磁沖擊器沖擊系統(tǒng)閥芯沖擊問(wèn)題,進(jìn)行了以下研究： 對(duì)沖擊動(dòng)力學(xué)和有限元的基本理論進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納,得到?jīng)_擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般分析方法及求解過(guò)程,為數(shù)值仿真打下理論基礎(chǔ)。介紹了沖擊動(dòng)力學(xué)非線性有限元的求解方法Lagrange法,歸納出沖擊動(dòng)力學(xué)的基本方程,并總結(jié)了接觸碰撞的基本算法；將沖擊動(dòng)力學(xué)基本方程和有限元分析相結(jié)合,得出閥芯沖擊問(wèn)題的解決方法。 以電磁沖擊器沖擊系統(tǒng)為分析對(duì)象,建立沖擊系統(tǒng)有限元模型。 以電磁沖擊器的閥芯為研究對(duì)象,進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn),測(cè)其加速度；利用軟件進(jìn)行仿真模擬,找出實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真數(shù)據(jù)的差距,結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)誤差相對(duì)較小,在可接受的范圍內(nèi),說(shuō)明利用LS-DYNA軟件進(jìn)行電磁沖擊器沖擊系統(tǒng)仿真分析是可行的。同時(shí)也驗(yàn)證了解決沖擊問(wèn)題方法的可行性。 通過(guò)對(duì)閥芯撞擊彈性體、剛性體和彈性桿三種工況進(jìn)行分析,得出閥芯撞擊時(shí)應(yīng)力分布規(guī)律,閥芯心部應(yīng)力高于邊沿應(yīng)力,撞擊端具有很大的壓應(yīng)力,拉應(yīng)力很小；而中間部位不僅具有較大的拉應(yīng)力也有較大的壓應(yīng)力。由此產(chǎn)生兩種失效形式,撞擊面的疲勞損壞和桿身的疲勞破壞。最后,以閥芯撞擊彈性桿為例,分析了閥芯撞擊彈性桿時(shí)閥芯能量傳遞情況,得出閥芯能量傳遞效率與介質(zhì)剛度有關(guān),當(dāng)介質(zhì)的剛度增加時(shí)閥芯能量傳遞效率就會(huì)降低。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類(lèi)】：TH137.52
【部分圖文】：

XX+△X圖2.1釬桿上單位長(zhǎng)度微體受力圖設(shè)一釬桿受到活塞撞擊后，其中一單元的受力情況如圖2.1所示。當(dāng)t=O時(shí)，釬桿受到沿x軸正方向的沖擊，在t時(shí)刻，釬桿上取一小段長(zhǎng)度為公，其左邊的坐標(biāo)為x，受力為R;右邊的坐標(biāo)為x十公，受力為R+AR，都以向右為正。假定在整個(gè)沖擊過(guò)程中，釬桿的每個(gè)橫截面始終保持平面，且截面上的應(yīng)力是均勻的。按牛頓慣性定律可寫(xiě)出公小段的運(yùn)動(dòng)微分方程:

載荷算法介紹荷計(jì)算一般采用靜態(tài)沖擊因子(動(dòng)載系數(shù))法，但裝剛度和結(jié)構(gòu)剛度所造成的影響，從理論上說(shuō)這種種方法也無(wú)法分析物體間的沖擊效應(yīng)。因此，本文的工具。歷程的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題常見(jiàn)的算法有:Euler)法及Lagrange法。其中Lagrange描述增量法用是目前這一領(lǐng)域最成熟最簡(jiǎn)單應(yīng)用最廣泛的有限元沖擊載荷過(guò)程中復(fù)雜的邊界條件和材料本構(gòu)關(guān)系，采用Lagrange方法時(shí)，節(jié)點(diǎn)固定在分析對(duì)象上，通成網(wǎng)格。當(dāng)分析對(duì)象變形時(shí)，節(jié)點(diǎn)隨著材料的移動(dòng)ge法計(jì)算的是質(zhì)量恒定的單元運(yùn)動(dòng)。基本方程

圖2.38節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元矩陣表示為:{X(咨，斤，‘，，)}=[N卜}“意點(diǎn)坐標(biāo)矢量{X(杏，。，、，，)r二[x，，xZ，x3];坐標(biāo)矢量{x}汀·[x:，二{，二;，…，二l，二璧，二習(xí);陣，由下式表示:﹁Jlweeseseseseseseseses00熱o汽。汽0000O勸鈞鴿O叭00一les.eses月L一一1J...、JI尸﹄廳七﹄才l、巨變分形式為:“·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=藝命，=Om二1
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