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冲击式压路机冲击轮的结构强度分析与优化设计

作　者: 兰吉光
导　师: 吕彭民
学　校: 长安大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 冲击式压路机结构强度分析优化设计 ANSYS/LS-DYNA
分类号: U415.521
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

冲击式压路机是利用冲击碾压技术发明的一种新型的压实设备。不同于传统的压实设备,冲击式压路机由于结合冲击、滚压和搓揉功能,从而达到比传统的压实设备更好的压实效果。本文以YCT25型冲击式压路机为研究对象,利用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了压实土壤时冲击轮的结构强度和冲击力大小。有限元建模过程中,根据冲击轮的实际几何尺寸参数,对冲击轮的结构进行了合理的简化。本论文中,利用ANSYS/LS-DYNA软件中的无反射边界条件功能,用有限的计算区域来模拟实际的无限土壤模型。最后利用ANSYS经典模块的优化设计功能,在保证冲击力大小基本不变的前提下,对冲击轮的板厚进行参数化建模,并以冲击轮的体积为目标函数,对冲击轮进行结构的优化设计。综合以上研究,本文提出一种利用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对冲击式压路机冲击轮的结构进行分析的方法,能够较为快速地仿真出冲击轮的瞬时冲击力和结构的受力状态。分析的结果对冲击轮的设计和优化提供了实际参考价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 压实机械的发展概况  9-11
    1.2.1 国外压路机发展概况  9-11
    1.2.2 国内压路机发展概况  11
  1.3 冲击式压路机简介  11-13
  1.4 课题的提出  13
  1.5 本文的主要研究内容  13-15
第二章有限元理论综述  15-22
  2.1 ANSYS/LS-DYNA简介  15
  2.2 LS/DYNA显式算法的基本概念  15-17
  2.3 LS-DYNA接触分析  17-20
    2.3.1 LS-DYNA接触的概述  17-19
    2.3.2 接触的定义方式  19-20
    2.3.3 接触定义中注意的问题  20
  2.4 ANSYS经典模块接触概念  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章冲击轮结构分析  22-49
  3.1 冲击式压路机几个重要参数的计算  22-24
    3.1.1 冲击轮有效压实能量  23
    3.1.2 冲击轮动态能量  23-24
    3.1.3 冲击轮冲击频率  24
  3.2 冲击轮有限元模型的建立  24-27
  3.3 土壤非线性有限元模型的建立  27-30
  3.4 系统约束和载荷的处理  30-34
    3.4.1. 冲击轮角速度的施加  30-33
    3.4.2. 土壤边界条件的处理  33-34
  3.5 冲击轮结构强度分析  34-48
    3.5.1 不同工况下冲击轮结构强度分析  40-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章冲击轮的优化设计  49-64
  4.1 优化设计概述  49-52
    4.1.1 优化设计的数学模型  49-50
    4.1.2 优化设计的迭代过程  50-52
  4.2 基于ANSYS的结构优化设计  52-56
  4.3 冲击轮ANSYS优化结果分析  56-62
  4.4 本章小结  62-64
结论与展望  64-65
  结论  64
  展望  64-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间的研究成果  68-69
致谢  69

冲击式压路机冲击轮的结构强度分析与优化设计

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