發(fā)布時(shí)間：2017-06-21 07:01

  本文關(guān)鍵詞：氣缸活塞桿與襯套間沖擊的仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣缸作為重要的氣動(dòng)執(zhí)行元件,在工業(yè)生產(chǎn)等方面起著重要作用,能否有效提高氣缸的壽命和使用效率具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。在氣缸的沖擊過程中,氣缸活塞以較高速度撞擊到前端蓋而突然停止時(shí),活塞桿和襯套間會(huì)發(fā)生較大應(yīng)力,反復(fù)的碰撞將導(dǎo)致活塞桿和襯套產(chǎn)生不可避免的磨損,出現(xiàn)氣體泄漏現(xiàn)象,進(jìn)而影響氣缸的性能和使用壽命,因此能否準(zhǔn)確了解氣缸的沖擊運(yùn)動(dòng)特性是提高氣缸性能和壽命的關(guān)鍵。本文運(yùn)用建模仿真的方法,對(duì)氣缸在沖擊運(yùn)行過程中各物理量的集中式參數(shù)和分布式參數(shù)的變化情況進(jìn)行了深入分析。為了求解氣缸沖擊運(yùn)行過程中的速度、位移、徑向震蕩、活塞桿和襯套間動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布與形變狀況,本文提出了一種運(yùn)用Matlab與ANSYS/Ls-dyna對(duì)氣缸運(yùn)行和內(nèi)部受力進(jìn)行聯(lián)合仿真的方法。首先運(yùn)用Matlab對(duì)氣缸進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與仿真,以獲得氣缸內(nèi)壓力、位移和速度的仿真結(jié)果,其次將Matlab的結(jié)果作為仿真條件,加載在Ls-dyna中搭建的氣缸仿真模型中,通過求解可以得到更為精確的位移和速度,以及徑向震蕩、活塞桿和襯套間動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布和形變等情況。影響氣缸的沖擊運(yùn)動(dòng)特性的因素眾多,其中活塞桿的沖擊速度、負(fù)載、襯套寬度和活塞桿與襯套間的間隙是最為主要的四個(gè)影響因素,因此文中還運(yùn)用控制變量法,分別分析了這四個(gè)因素對(duì)氣缸應(yīng)力分布和形變狀況的影響,并結(jié)合分析結(jié)果與襯套材質(zhì)的力學(xué)性能,進(jìn)行了更深入的研究。仿真結(jié)果展現(xiàn)了氣缸各個(gè)時(shí)刻的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布與形變情況,從中還可以觀察到氣缸的徑向震蕩和反彈情況,以及氣缸在整個(gè)沖擊過程中位移和速度隨時(shí)間的變化情況。仿真結(jié)果表明氣缸沖擊過程中,受到負(fù)載拖拽作用的影響,活塞與活塞桿出現(xiàn)明顯的傾斜,導(dǎo)致氣缸襯套與缸筒上呈現(xiàn)一些明顯的受力點(diǎn)。氣缸在不同的沖擊速度和不同負(fù)載的影響下,其撞擊時(shí)刻所承受的最大應(yīng)力與形變呈現(xiàn)規(guī)律性變化,且與速度和負(fù)載近似成正比關(guān)系,間隙的增大與襯套寬度的減少都會(huì)導(dǎo)致氣缸所受應(yīng)力與形變?cè)龃�。根�?jù)仿真得出的結(jié)論,可以推測(cè)出氣缸正常工作時(shí),速度、負(fù)載等的取值范圍,最大限度上避免不可逆形變的出現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：襯套 應(yīng)力 形變 Matlab Ls-dyna
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH138.51;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 氣缸沖擊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義13-18
• 1.3.1 氣缸沖擊的研究意義13-14
• 1.3.2 氣缸沖擊的研究內(nèi)容14-18
• 第2章 Matlab與Ls-dyna的聯(lián)合仿真方案設(shè)計(jì)18-26
• 2.1 聯(lián)合仿真的原理18-20
• 2.1.1 Matlab仿真軟件的優(yōu)勢(shì)18-19
• 2.1.2 Ls-dyna仿真軟件的優(yōu)勢(shì)19-20
• 2.2 聯(lián)合仿真的方案20-23
• 2.2.1 氣缸聯(lián)合仿真的工作流程20-21
• 2.2.2 氣缸模型的基本條件設(shè)定21-23
• 2.3 可行性分析23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第3章 基于Matlab的氣缸建模與仿真26-34
• 3.1 氣缸的數(shù)學(xué)模型26-28
• 3.2 Matlab仿真參數(shù)設(shè)置28-30
• 3.3 仿真結(jié)果分析30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-34
• 第4章 基于Ls-dyna的氣缸建模與仿真34-48
• 4.1 Ls-dyna仿真流程34-36
• 4.2 仿真條件設(shè)置36-41
• 4.2.1 材質(zhì)屬性與接觸設(shè)置36-37
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分37-38
• 4.2.3 負(fù)載設(shè)置38-39
• 4.2.4 Ls-prepost后處理39-41
• 4.3 仿真結(jié)果驗(yàn)證41-43
• 4.4 應(yīng)力分布特性分析43-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第5章 不同因素對(duì)氣缸力學(xué)特性的影響48-68
• 5.1 不同速度下的仿真結(jié)果48-53
• 5.1.1 不同速度下撞擊時(shí)刻應(yīng)力與形變狀況48-51
• 5.1.2 不同速度下結(jié)果驗(yàn)證51-53
• 5.2 不同負(fù)載下的仿真結(jié)果53-57
• 5.2.1 不同負(fù)載下撞擊時(shí)刻應(yīng)力與形變狀況53-56
• 5.2.2 不同負(fù)載下結(jié)果驗(yàn)證56-57
• 5.3 不同間隙下的仿真結(jié)果57-60
• 5.4 不同襯套寬度下的仿真結(jié)果60-63
• 5.5 仿真結(jié)果總結(jié)63-66
• 5.6 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單74-75
• 致謝75

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