【摘要】： 沖擊是工程中廣泛存在的現象。結構的碰撞與沖擊問題是較復雜的動力響應問題,特別是復雜結構的碰撞特性與沖擊力及應力的測量與分析一直是難點問題。 本文主要運用顯式有限元數值計算的方法研究了含彈性元件機械系統(tǒng)碰撞與沖擊時的動力響應特性。主要研究工作如下: 首先綜述了圓柱螺旋彈簧的研究現狀、結構沖擊與接觸碰撞等相關領域的研究現狀。理論分析了圓柱螺旋彈簧的受力與變形關系,并針對理論公式不能求解的大螺旋角彈簧剛度問題,探討了一種用有限元軟件進行求解的方法,建立了有限元模型并對其剛度進行了計算。結合材料力學和圓柱螺旋彈簧的相關理論,研究了預應力圓柱螺旋彈簧彎曲彈性特性,導出了該種彈簧在受到彎矩作用時彈簧彎曲角度的計算公式,參考靜力試驗結果,優(yōu)化了理論公式中相關參數,并建立了彈簧的等效模型。 建立了系統(tǒng)碰撞與沖擊分析的有限元模型,研究了只含預應力彈簧的系統(tǒng)的低速碰撞響應以及含兩個彈簧的系統(tǒng)在高速沖擊時的動力響應特性,得到了系統(tǒng)分別與剛性體和彈塑性體碰撞時系統(tǒng)接觸力、位移、速度、加速度響應以及能量轉換特性。從碰撞過程持續(xù)時間、碰撞發(fā)生后系統(tǒng)的位移、速度、加速度以及能量變化等方面對系統(tǒng)與剛性體和彈塑性體碰撞特性進行了研究,研究表明導致系統(tǒng)破壞的主要因素有沖擊速度,沖擊體材料、質量,系統(tǒng)承受部件的結構尺寸及材料特性等。 通過本文的研究發(fā)現,采用顯式有限元數值求解技術求解接觸—碰撞這樣的高度非線性問題,不但計算效率高,而且還可以得到相對準確的結果,對整個系統(tǒng)的設計和優(yōu)化具有積極的指導作用。同時,本文的研究結論對今后相關領域的研究也具有重要的參考價值。
【圖文】：

位的換算(在本章中使用Kg一mm一ms制)。本文所用的彈簧材料為普通彈簧鋼，材料密度為 7.5X10，Kg/mm，，彈性模量為21oGPa，泊桑比為0.25，建好后的彈簧實體模型和有限元模型如圖3一2所示。圖3一2彈簧實體模型和有限兀模型

/幸/ 0lee一七一--一‘--- 001020304050607彎曲角度(rad)圖3一5彈簧受彎矩時彎矩大小與彎曲角度的關系改變加在彈簧頂端力偶矩(力矩)的大小，可得出在不同力偶矩(力矩)作用下彈簧頂端中心點x和y方向的位移，，即可得出彎曲角度隨力偶矩變化
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH135.1

【引證文獻】

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1 李鴻飛;自動化彈庫接口技術及碰撞動力特性研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

本文編號：2687119