運動的結構對外物的撞擊和回彈是一類典型的碰撞問題。在這類問題中,主要研究結構在碰撞過程中的變形模式、最大碰撞力、碰撞時間、分離后的回彈速度和恢復系數(shù)以及能量的轉換和吸收。目前碰撞問題中結構的回彈特性還沒有引起足夠的重視,缺乏相關的研究成果。薄壁結構作為能量吸收裝置中常見的基本元件,其在碰撞過程中的力學行為有十分重要的研究價值。本文以薄壁圓環(huán)、橢圓環(huán)、開口圓環(huán)、加筋圓環(huán)等幾種典型薄壁結構最為研究對象,應用有限元方法來系統(tǒng)分析碰撞結構的初始速度、材料特性對回彈特性和變形模式等的影響,為該類問題的研究提出一些最基本的問題。首先,根據(jù)薄壁圓環(huán)的碰撞實驗,用有限元商用軟件ABAQUS建立了薄壁圓環(huán)與Hopkinson桿進行正向碰撞的有限元模型,對于Hopkinson桿上特定位置的應變歷程、圓環(huán)的變形過程以及圓環(huán)的回彈速度和恢復系數(shù)等,比較有限元計算得到的結果與實驗結果之間的差別,以驗證了用有限元方法研究該問題的準確性和適用性。在此基礎上,系統(tǒng)分析了初始速度和材料特性等對最大碰撞力、回彈速度和恢復系數(shù)等的影響,比較了采用顯式算法和隱式算法在計算碰撞載荷峰值時的差別,并討論了實驗中應用一維彈性波理論來...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 碰撞和回彈問題的研究背景
    1.2 自由碰撞和回彈問題的研究進展
        1.2.1 彈性碰撞問題的研究進展
        1.2.2 彈塑性碰撞問題的研究進展
        1.2.3 球類薄壁結構碰撞和回彈問題的研究進展
    1.3 碰撞理論和恢復系數(shù)簡介
        1.3.1 碰撞問題的力學模型
        1.3.2 恢復系數(shù)的定義
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 薄壁圓環(huán)與剛性壁的碰撞和回彈
    2.1 引言
    2.2 圓環(huán)碰撞實驗與有限元模型
        2.2.1 圓環(huán)碰撞實驗介紹
        2.2.2 圓環(huán)碰撞實驗的有限元模型
    2.3 有限元計算結果與實驗的比較
        2.3.1 入射桿上應變的比較
        2.3.2 圓環(huán)的變形過程比較
        2.3.3 圓環(huán)的回彈速度和恢復系數(shù)的比較
    2.4 碰撞力數(shù)據(jù)處理和比較
        2.4.1 實驗數(shù)據(jù)的處理
        2.4.2 隱式方法的計算結果分析
        2.4.3 顯式方法的計算結果分析
        2.4.4 碰撞力峰值的決定因素
    2.5 本章小結
3 薄壁橢圓環(huán)與剛性壁的碰撞和回彈
    3.1 問題描述
    3.2 彈性碰撞時的回彈特性
        3.2.1 有限元模型
        3.2.2 初始速度的影響
        3.2.3 幾何參數(shù)的影響
        3.2.4 彈性碰撞過程中的變形和能量變化
    3.3 彈塑性碰撞時的回彈特性
        3.3.1 幾何參數(shù)的影響
        3.3.2 材料參數(shù)的影響
    3.4 彈塑性碰撞時的能量變化
        3.4.1 非彈性耗散能
        3.4.2 彈性應變能
    3.5 橢圓環(huán)的塑性變形模式
    3.6 本章小結
4 開口薄壁圓環(huán)與剛性壁的碰撞和回彈
    4.1 問題描述和參數(shù)建立
    4.2 開口圓環(huán)與剛性壁的彈性碰撞
        4.2.1 徑厚比對回彈特性的影響
        4.2.2 張開角度α對回彈特性的影響
        4.2.3 彈性碰撞時的回彈特性分析
    4.3 典型開口圓環(huán)的彈塑性碰撞
        4.3.1 兩個開口圓環(huán)的回彈特性
        4.3.2 碰撞過程中的能量變化
    4.4 典型開口圓環(huán)的塑性變形模式
        4.4.1 α=180°的開口圓環(huán)塑性變形模式
        4.4.2 α=356°的開口圓環(huán)塑性變形模式
    4.5 本章小結
5 其它薄壁結構的回彈特性
    5.1 加筋圓環(huán)的回彈特性
        5.1.1 兩種加筋圓環(huán)在彈性碰撞時的回彈特性
        5.1.2 加一條筋的圓環(huán)彈塑性碰撞時的回彈特性
        5.1.3 加兩條正交筋的圓環(huán)在彈塑性碰撞時的回彈特性
    5.2 加筋半圓環(huán)的回彈特性
        5.2.1 加筋半圓環(huán)在彈性碰撞時的回彈特性
        5.2.2 加筋半圓環(huán)在彈塑性碰撞時的回彈特性
    5.3 矩形薄壁環(huán)的回彈特性
    5.4 本章小結
6 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
作者筒介



本文編號：4016864