本文關(guān)鍵詞：圓鋸片結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化及疲勞壽命分析

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【摘要】：近年來建筑業(yè)和制造業(yè)伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化而快速發(fā)展,金剛石圓鋸片的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大,需求量持續(xù)增加,對于圓鋸片的動力學(xué)分析也日益顯得重要起來。圓鋸片正常工作時處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),與被切割物體彼此之間產(chǎn)生劇烈的相互作用,產(chǎn)生的局部應(yīng)力值、作業(yè)方式及工作環(huán)境將直接影響圓鋸片的使用壽命。本文將針對圓鋸片的整體應(yīng)力水平進(jìn)行研究,目的是提高整體剛度,保證使用壽命。本文采取有限元拓?fù)鋬?yōu)化的研究方法,針對圓鋸片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),并研究了圓鋸片因應(yīng)力而引起的壽命變化,具體研究內(nèi)容如下:(1)借助于有限元軟件ANSYS采用APDL語言建立了人造金剛石圓鋸片的有限元模型。分析了圓鋸片在不同轉(zhuǎn)速下的預(yù)應(yīng)力情況,得出預(yù)應(yīng)力在圓鋸片研究中不可忽視的結(jié)論。研究了特定預(yù)應(yīng)力下圓鋸片的固有模態(tài),并得出了圓鋸片固有模態(tài)存在模態(tài)疊加的結(jié)論。(2)建立了圓鋸片在工作時的載荷模型,對受到載荷作用的圓鋸片進(jìn)行了動態(tài)響應(yīng)分析,針對不同位置的測試點對比研究了圓鋸片的應(yīng)力變化情況。研究結(jié)果表明應(yīng)力變化最大的部位位于圓鋸片鋸齒齒根部,因此壽命分析也應(yīng)針對齒根部進(jìn)行研究。(3)采用了變密度法拓?fù)鋬?yōu)化對于特定工況下的圓鋸片進(jìn)行了拓?fù)浞治?以結(jié)構(gòu)柔度為目標(biāo)函數(shù),用體積百分比進(jìn)行約束,保證結(jié)構(gòu)的整體剛度。經(jīng)過對比分析得出了圓鋸片開十二個膨脹孔的新結(jié)構(gòu)。對圓鋸片的新結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析與對比,結(jié)果表明新結(jié)構(gòu)的圓鋸片在實際工況中逐漸出現(xiàn)了模態(tài)分離的現(xiàn)象,并且固有頻率越高,模態(tài)分離越明顯。動態(tài)響應(yīng)結(jié)果表明最高應(yīng)力依然位于鋸齒齒根部,應(yīng)進(jìn)行重點研究。(4)圓鋸片的應(yīng)力變化對壽命影響最大。本文采用自行設(shè)計的65Mn材料的SN曲線對圓鋸片前后的壽命進(jìn)行分析計算,得出了最優(yōu)化結(jié)構(gòu)對壽命有所提高的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：圓鋸片 拓?fù)鋬?yōu)化 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG717
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 引言9
• 1.2 研究背景及意義9-10
• 1.2.1 研究背景9
• 1.2.2 研究意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.1 圓鋸片的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 拓?fù)鋬?yōu)化的研究現(xiàn)狀11
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)11-12
• 1.5 本章小結(jié)12-13
• 2 拓?fù)鋬?yōu)化的理論基礎(chǔ)13-22
• 2.1 引言13
• 2.2 拓?fù)鋬?yōu)化原理13-14
• 2.3 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法14-19
• 2.3.1 均勻化方法15-16
• 2.3.2 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法16-17
• 2.3.3 獨立連續(xù)映射法17
• 2.3.4 水平集法17-18
• 2.3.5 變密度法18-19
• 2.4 拓?fù)鋬?yōu)化的求解算法19-21
• 2.4.1 優(yōu)化準(zhǔn)則算法19-20
• 2.4.2 數(shù)學(xué)規(guī)劃法20
• 2.4.3 智能算法20-21
• 2.5 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化基本過程21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 3 圓鋸片固有特性及動態(tài)響應(yīng)分析22-37
• 3.1 引言22
• 3.2 圓鋸片工況分析22-23
• 3.3 圓鋸片的模態(tài)分析23-31
• 3.3.1 APDL參數(shù)化建模原理23-24
• 3.3.2 有限元模型的建立24-27
• 3.3.3 考慮預(yù)應(yīng)力時圓鋸片的模態(tài)分析27-29
• 3.3.4 預(yù)應(yīng)力對圓鋸片模態(tài)分析的影響29-31
• 3.4 圓鋸片動態(tài)響應(yīng)分析31-36
• 3.4.1 載荷步的設(shè)置31-32
• 3.4.2 動態(tài)響應(yīng)分析32-33
• 3.4.3 圓鋸片不同位置測試點的應(yīng)力分析33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 圓鋸片的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化分析37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 拓?fù)鋬?yōu)化的ANSYS分析37-38
• 4.3 圓鋸片拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)置38-40
• 4.3.1 單元類型的設(shè)置38-39
• 4.3.2 工況設(shè)置39
• 4.3.3 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)置39-40
• 4.4 拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果40-45
• 4.4.1 材料去除 50%40-41
• 4.4.2 材料去除 40%41-42
• 4.4.3 材料去除 30%42-43
• 4.4.4 材料去除 20%43-45
• 4.4.5 拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果分析45
• 4.5 拓?fù)渥顑?yōu)化結(jié)構(gòu)分析45-48
• 4.5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計45-46
• 4.5.2 模態(tài)分析46-47
• 4.5.3 動態(tài)響應(yīng)分析47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 5 圓鋸片優(yōu)化結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 疲勞理論概述49-53
• 5.2.1 疲勞破壞49
• 5.2.2 金屬材料的S-N曲線49-51
• 5.2.3 平均應(yīng)力的影響51-53
• 5.2.4 疲勞累積損傷理論53
• 5.3 圓鋸片疲勞壽命分析53-58
• 5.3.1 65Mn鋼材的S-N曲線數(shù)學(xué)表達(dá)53-55
• 5.3.2 圓鋸片危險點對比分析55-56
• 5.3.3 圓鋸片優(yōu)化前后疲勞壽命分析56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 6 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 全文總結(jié)59
• 6.2 工作展望59-61
• 致謝61-62
• 附錄62-63
• 參考文獻(xiàn)63-64

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：598768