检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张竹林山东大学

学位级别：博士

大型机械压力机是金属板材成形的重要设备,在汽车、轮船、飞机等行业得到了广泛应用。大型机械压力机具有技术含量高、设计和制造难度大、控制系统复杂等特点,其技术水平体现了一个国家的先进制造水平。液压过载保护系统是大型机械压力... 详细信息

大型机械压力机是金属板材成形的重要设备,在汽车、轮船、飞机等行业得到了广泛应用。大型机械压力机具有技术含量高、设计和制造难度大、控制系统复杂等特点,其技术水平体现了一个国家的先进制造水平。液压过载保护系统是大型机械压力机中的重要装置之一,通过过载瞬间卸荷来保护压力机和模具,而且卸荷后能快速进行自动补压,实现保护功能的自动恢复。由于该液压过载保护系统是一个由气、液、固三相介质组成的复杂的相互耦合系统,其耦合机理和响应特性还不是十分清楚,在实际应用过程中,常存在卸荷控制精度低的问题,容易造成未达到规定载荷状态提前卸荷和达到规定载荷时不卸荷问题,导致正常生产状态的不连续和设备模具的损坏。本文以大型机械压力机液压过载保护系统为研究对象,针对液压过载保护系统未达到规定载荷状态提前卸荷和达到规定载荷时不卸荷问题,通过力学理论建模、液压系统数学建模与仿真、双向液固耦合分析和试验验证相结合的方法进行了系统研究,主要研究工作如下:在系统分析连接器工作过程中受力情况的基础上,将连接器进行模型简化,构建了连接器和液压垫等效弹簧模型,从理论上分析了连接器等效弹簧刚度、液压垫等效弹簧刚度、液压垫初始预压力分别对连接器传递压力的影响,得到如下结论:(1)卸荷阀卸荷压力越大,连接器传递力越大;(2)卸荷阀卸荷压力一定的情况下,液压垫预压力越小,连接器传递力越大;(3)连接器等效弹簧刚度系数越大,连接器传递力越大;(4)液压垫等效弹簧刚度系数越小,连接器传递力越大。建立连接器三维简化模型,采用有限元的方法,借鉴弹簧刚度公式,通过对液压垫施加不同的预压力,以活塞顶面作为位移参考,推导出连接器等效弹簧刚度拟合公式;在系统分析影响液压垫体积弹性模量因素的基础上,推导出适合工程应用的液压垫等效弹簧刚度计算公式;为了验证所建模型的合理性,运用ADAMS软件对连接器等效弹簧模型进行了建模仿真分析,通过对压力机施加不同的工作力大小来构建不同的工况,分析得出连接器等效弹簧的弹性恢复力占压力机工作力8%左右的结论,即在计算液压过载保护系统静态卸荷压力时,卸荷阀卸荷压力应设置为压力机公称力折算压力的108%,目前采用的经验值一般推荐设置为110%,所建连接器等效弹簧分析模型与工程经验值具有很好的吻合度。验证了所建连接器等效弹簧分析模型和计算方法的正确性,具有一定的工程应用参考价值。研究了大型机械压力机的液压垫预压力、压力机工作力、管道材料体积模量、管道长度、管道直径、管道壁厚等变量对管道中油液压力的影响规律。采用由局部到整体的分析思路,首先建立针对管道分析的管道模型,通过分析获得液压垫预压力、压力机工作力、管道材料体积模量、管道长度、管道直径、管道壁厚等变量各自对充液管道有效体积模量和管道中油液压力的影响规律;在此基础上,构建了包括液压垫充压过程和压力机工作力施加过程的一体化分析模型,采用单变量分析方法,系统分析了液压垫预压力、管道长度、管道直径、管道壁厚、连接器等效弹簧刚度等变量对充液管道中液体压力变化的影响,得出如下结论:(1)液压垫的初始预压力越小,管道中油液压力相对于压力机工作压力超调量越小;(2)管道长度越长,管道中油液压力越低;(3)管道直径越大,管道中油液压力越低;(4)管道壁厚对管道中油液压力变化影响不大;(5)连接器等效弹簧刚度越大,管道中油液压力越低。研究结论为工程应用提供了理论支撑。通过构建中心组合试验设计方案,获得共计60个样本数据点,计算出相应数值,并画出Pareto(帕累托)图,归纳出各参数对充液管道中油液压力的影响规律和灵敏度,获得结论如下:管道长度对管道中油液压力变化影响最大,管道越长,管道中油液压力越低;其次影响较大的是液压垫初始预压力,预压力越大,管道中油液压力越大;再次是管道直径,管道直径越大,管道中油液压力越低;连接器等效弹簧刚度系数影响最小,连接器等效弹簧刚度系数越大,管道中油液压力越低。理论分析与试验结果一致。通过拉丁超立方试验方案获得80个样本点,分别构建了液压过载保护系统多参数和三参数的响应面(Response Surface Methodology,rsm)近似模型。各变量影响管道中油液压力的变化规律与试验结论一致,说明所建rsm近似模型具有很好的工程应用价值。利用双向液固耦合直接求解方法进行了连接器与卸荷阀仿真计算,为了简化模型和提高计算效率,建立了2D双向液固耦合分析模型,研究的方法解决了活塞与缸壁之间小位移滑动下的动网格技术问题,以及先导阀阀芯和阀座之间间隙变化的网格重构技术问题,得出如下结论:活塞微小的移动都会引起液体压力的急剧变化,极易打破先导阀阀芯原有的受力平衡状态,进而引发主阀打开进行压力卸荷。将流体控制方程和结构体控制方程合并为一个控制方程,并用直接法进行求解,通过仿真计算,验证了采用直接法求解双向液固耦合模型方

关键词：大型机械压力机液压过载保护等效弹簧模型 rsm近似模型双向液固耦合

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基于有限元刚柔耦合参数化建模的火炮射击稳定性研究

引用

兵器装备工程学报 2017年第10期38卷 69-73页

作者：赵跃跃顾克秋焦伟南京理工大学机械工程学院南京210094

将对射击稳定性影响较大的部件考虑为柔性体,建立了全炮刚柔耦合非线性有限元参数化模型。通过对射击稳定性的总体结构参数灵敏度分析,研究了重要结构参数对射击稳定性的影响规律。同时利用响应面(rsm)近似模型方法进行优化,有效降低了... 详细信息

将对射击稳定性影响较大的部件考虑为柔性体,建立了全炮刚柔耦合非线性有限元参数化模型。通过对射击稳定性的总体结构参数灵敏度分析,研究了重要结构参数对射击稳定性的影响规律。同时利用响应面(rsm)近似模型方法进行优化,有效降低了前大架跳高。该研究对火炮总体结构设计与优化具有借鉴意义。

关键词：火炮射击稳定性刚柔耦合灵敏度分析 rsm近似模型

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