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军用包装件跌落冲击问题的仿真研究

作　者: 杨振波
导　师: 李世芸
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 跌落冲击 有限元 动态响应 数值仿真 鱼雷包装件
分类号: TB487
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


军用产品包装件在流通过程中,会不可避免地受到跌落、冲击、振动等。跌落冲击是最常见的致损因素,所以有必要对因跌落造成的军用包装件的损坏情况进行探讨。探讨跌落过程中包装件的损坏情况一方面是进行实物试验,但这种实物试验对产品来说通常是破坏性的,且试验费用昂贵,此外这种试验不易控制,测得的物理量也很有限,很难获得空间和时间上的连续结果,不能完整显示跌落冲击过程的结构响应和结构振动变形机理。解决这个问题的有效途径之一是进行计算机仿真模拟分析。针对以上问题,本文对军用包装件中的鱼雷包装件进行了跌落仿真分析。首先,对冲击动力学的基础理论进行了较系统的归纳,确定了冲击动力学问题的一般分析方法及求解过程,为数值模拟奠定了理论基础。将冲击动力学的基本理论和基于MSC.Dytran的非线性有限元分析理论相结合,提出了跌落冲击载荷作用下的分析方法。在MSC公司的前后处理软件Patran中对鱼雷包装件进行了网格划分,通过对单元类型、材料模型的选择和载荷的施加建立了鱼雷包装件的有限元模型,并分析讨论了在建模中遇到的问题。运用大型非线性有限元仿真软件MSC.Dytran对鱼雷包装件跌落冲击进行了有限元仿真,得到了冲击过程中鱼雷及包装箱的冲击力、应力和能量随时间的响应情况；重点分析了包装箱内鱼雷的运动和失效形式,从中发现结构的薄弱环节,综合这些分析结果在设计阶段来进行改进或优化设计；同时通过分析可以得出鱼雷包装件满足国家规定的抗冲击性能的要求。最后对不同跌落冲击参数(跌落高度、跌落姿态)的影响进行了比较研究。从研究中发现跌落参数对鱼雷受力的影响很大,改变跌落参数可以改善鱼雷的受力状况。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景和研究意义  9-11
  1.2 冲击动力学问题的阐述  11-13
  1.3 包装跌落冲击问题的研究现状  13-14
  1.4 本论文的主要工作  14-17
第二章 冲击动力学理论概述  17-35
  2.1 冲击动力学基本理论  17-19
    2.1.1 冲击动力学基本概念  17-18
    2.1.2 冲击问题的解决方法  18-19
  2.2 冲击动力学非线性有限元理论  19-34
    2.2.1 简述  19-20
    2.2.2 非线性有限方法的发展  20-21
    2.2.3 非线性有限元方法简介  21-24
    2.2.4 非线性冲击载荷响应算法  24-29
    2.2.5 显式中心差分法  29-31
    2.2.6 接触碰撞的基本算法  31-33
    2.2.7 材料模型的失效准则  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 鱼雷包装件有限元仿真模型的建立  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 自由跌落  35-37
    3.2.1 自由跌落的发生及对包装的影响  35
    3.2.2 自由跌落参数  35-36
    3.2.3 垂直跌落试验简介  36-37
  3.3 鱼雷包装箱实体模型的建立  37-39
  3.4 鱼雷包装件有限元模型的建立  39-49
    3.4.1 几何模型的简化  39-41
    3.4.2 网格划分  41-46
    3.4.3 模型的材料及单元属性  46-48
    3.4.4 载荷及边界条件  48-49
    3.4.5 提交计算  49
  3.5 本章小结  49-51
第四章 鱼雷包装件跌落冲击仿真分析  51-63
  4.1 引言  51
  4.2 包装件的动力学模型  51-52
  4.3 鱼雷包装件跌落冲击仿真分析  52-62
    4.3.1 冲击力分析  52-53
    4.3.2 应力分布  53-58
    4.3.3 运动分析  58-59
    4.3.4 能量吸收  59-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 跌落参数对鱼雷包装件结构冲击性能的影响  63-75
  5.1 引言  63
  5.2 跌落高度的影响  63-68
    5.2.1 跌落高度的选取  63
    5.2.2 冲击力分析  63-65
    5.2.3 应力分析  65-67
    5.2.4 能量吸收  67-68
  5.3 跌落姿态的影响  68-74
    5.3.1 跌落姿态和参数的选取  68-69
    5.3.2 鱼雷包装件水平倾斜有限元仿真  69-72
    5.3.3 鱼雷包装件垂直倾斜有限元仿真  72-74
  5.4 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-79
  6.1 主要研究工作及结论  75-76
    6.1.1 主要研究工作  75
    6.1.2 主要结论  75-76
  6.2 进一步的研究工作展望  76-79
致谢  79-81
参考文献  81-87
附录A (攻读学位期间发表的论文)  87

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 包装工程 > 包装技术检测
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