利用弹塑性变形控制碰撞与接合

合集下载

如何控制焊接应力和变形

如何控制焊接应力和变形

如何控制焊接应力和变形一、根据焊件的不同要求来选用降低焊接应力与减少焊接变形的原则:1、焊接结构要求控制变形(一般是指塑性好,刚性小的薄壁焊接结构)时,可选用刚性固定法焊接、反变形法焊接和逆向分段焊接法等。

2、焊接结构要求控制应力(一般是指空淬倾向大,塑性差的焊接材料,合金钢管对接焊、缸体补焊等)时,可选用预热焊接、焊后回火焊接、锤击焊缝法焊接等。

3、焊接若以减少变形为主,则尽可能使各条焊缝的变形限制到最小值或其变形方向相反、相互抵消,可选用对称焊、逐步退焊、分中对称焊、跳焊等。

4、焊接若以降低应力为主,则尽可能使各条焊接焊缝能自由收缩或受阻碍较小,应先焊收缩量大的焊缝,焊缝方向指向自由端,焊后回火等。

5、焊接限制波浪变形,以刚性固定法焊接较好;限制角变形焊接和弯曲变形焊接,以反变形法焊接或刚性固定法焊接联合使用。

原则是:刚性小的焊件采用弹性反变形,刚性大的焊件则以塑性反变形较好。

6、焊接纵向或横向收缩,一般采用下料时预留长度来补偿其缩短量。

大厚度焊件焊接时,焊缝存在的应力是沿空间三个方向作用的。

三个方向的应力会显著降低焊缝金属的强度和冲击韧性,导致裂纹。

因此,焊接厚壁管时要采取措施降低焊接残余应力,通常采用的办法是焊前预热、对称焊和多层多道焊。

二、焊接应力的消除方法主要有:1、利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力焊接残余应力产生的根本原因是由于焊缝在冷却过程中的收缩,因此,焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域,使金属展开,能有效地减少焊接残余应力。

据测定,利用锤击法可使残余应力减少1/2~1/4。

锤击焊缝时,构件温度应当维持在100~150℃之间,或在400℃以上,避免在200~300℃之间进行,因为此时金属正处于蓝脆阶段,若锤击焊缝容易造成断裂。

多层焊时,除第一层和最后一层焊缝外,每层都要锤击。

第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹;最后一层通常焊得很薄,主要是为了消除由于锤击而引起的冷作硬化。

2、利用振动法来消除焊接残余应力构件承受变载荷应力达到一定数值,经过多次循环加载后,结构中的残余应力逐渐降低,即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。

塑性力学简单的弹塑性问题优秀课件

塑性力学简单的弹塑性问题优秀课件

一、按增量理论求解
对理想弹塑性材料,增量本构方程是 Prandtl-Reuses 关系,于是:
d z
1 E
d z
d
2 3
z
,
1 2
d z
1 2G
dz
d
z
(6-19)
无量纲化后得到:
消去 d 得:
d d d, d d d,
d d d d
(6-20)
(6 21)
由(6-18)式知 1 2 及 d d 0,
路径①沿OBC。在B点有0 0, 0 0。
A
在BC段上有 1 ln1 , 2 1
D ③
解出 e2y 1 tanh ,
e2y 1
O
在C点
e2 e2
1 1
0.76,
1 2 0.65
(6 30)
C ①
B
类似地,对路径②,即阶梯变形路径OAC可求得 0.76和 0.65
路径③是比例加载路径ODC,其上 d d 。在到达D点时,
Tp 2 A pdxdy
6 100
就是截面的塑性极限扭矩。
仍以半径为a的圆柱体为例,它处于全塑性扭转状态时, p 表面必然是一个
圆锥,既然斜率是 s , 高度就应为 sa,按(6-100)式求出
Tp
2 3
sa3.
6 101
与(6-96)式相比可知对圆柱体
Tp / Te 4 / 3.
6 102
塑性力学简单的弹 塑性问题
塑性力学
第六章 简单的弹塑性问题
§6.1 弹塑性边值问题的提法 §6.2 薄壁筒的拉扭联合变形 §6.5 柱体的弹塑性自由扭转 §6.6 受内压的厚壁圆筒 §6.7 旋转圆盘

材料的塑性变形机理和性能控制

材料的塑性变形机理和性能控制

材料的塑性变形机理和性能控制材料是人类社会发展的重要基石,是各种工业产品的基础。

在大多数制造过程中,材料的塑性变形是不可避免的。

而塑性变形机理和性能控制是材料科学与工程中一个重要的研究领域。

一、塑性变形机理塑性变形是指材料在一定条件下受到外力作用形成塑性变形并保持下去的能力。

材料的塑性变形是由其内部结构的变化而引起的。

塑性变形的主要机理就是晶体内部滑移与游移。

晶体内部的晶格缺陷对塑性变形过程中的原子滑移和游移起着关键作用。

对于晶体而言,其内部结构具有规则的排列方式,称为晶格。

而晶格缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

在材料中,当受到外力作用时,原子在晶格内的移动会带来晶体内部结构的变化。

这种移动就是原子的滑移和游移。

滑移是指在相邻原子之间形成一些小的位错(错位点),使得晶体原子发生运动。

游移是指在晶体内部的缺陷上发生原子位移。

这两种运动形式是材料塑性变形的主要机理。

除了晶格缺陷,另一个重要的因素是晶界。

晶界是晶体中不同晶粒之间的界面,其存在会影响材料的特性,例如强度和延展能力等。

总之,塑性变形的机理是一个相对复杂的过程,需要深入研究晶格结构和其缺陷的变化情况。

二、性能控制为了实现工业产品的高效、高质量生产,对材料的性能进行有效控制十分关键。

从塑性变形的角度来看,这包括两个方面:强度和延展能力。

强度是材料阻抗外部应力的能力,在材料的塑性变形方面具有重要作用。

材料的强度受多种因素影响,包括晶粒尺寸、晶格结构和组织等等:例如,晶粒尺寸越小,其阻力就越大,从而提高材料强度。

延展能力是材料在承受应变时的变形程度。

合适的延展能力可以使材料更加可塑,适应更多种形状和用途。

在强度和延展能力之间,需要一个权衡。

例如,当强度越高时,延展性可能越差。

此外,还有一些因素可以通过材料加工和热处理进行控制,例如冷变形、淬火和退火等。

冷变形(例如轧制、拉伸和锻造等)可以增加材料的强度和硬度,从而提高其抵抗变形的能力。

淬火可以使材料更加坚硬,其中的快速冷却过程有助于将晶体结构固态化并提高材料机械性能。

弹塑性详解

弹塑性详解

弹塑性的未来发展
智能材料
未来弹塑性材料将与智能传感器和控制系统集成,实现自主监测和自适应调节,提高结构系统的稳定性和可靠性。
高性能应用
在航空航天、汽车制造、能源等领域,弹塑性材料将发挥更大作用,提高关键部件的抗冲击和耐疲劳能力。
仿生设计
从生物体的运动机理中吸取灵感,开发出更高效、协调的弹塑性机构,应用于机器人、生化假肢等领域。
制造工艺控制
弹塑性理论在冲压、挤压、锻造等成形加工中发挥重要作用,可预测工件变形、确定最佳工艺参数,提高产品质量。
生物医学应用
医疗器械和义肢设计需要利用弹塑性分析,确保其能适应人体组织的变形特性,提高舒适度和功能性。
弹塑性的重要性
1
提高结构安全性
弹塑性能够增强材料和结构在外力作用下的变形能力,有效降低意外事故发生的风险,提高结构的安全可靠性。
弹塑性的影响因素
应力-应变关系
材料的弹塑性行为主要取决于其应力-应变曲线的形状,包括弹性模量、屈服强度和最大强度等关键参数。
材料成分与微观结构
材料的化学成分、晶粒大小、相组成等微观结构特征直接影响其宏观力学性能和弹塑性行为。
应力状态与几何形状
零件或结构的受力状态和几何形状会导致局部应力集中,从而影响弹塑性响应和失效模式。
工程应用
20世纪中后期,弹塑性理论和方法广泛应用于工程实践,在航空、汽车、建筑等领域发挥了重要作用。
现代进展
当前,随着计算机技术的发展,弹塑性分析方法不断创新,在复杂结构设计、材料选择和工艺优化中展现强大的潜力。
弹塑性的基本原理
数学描述
弹塑性通过应变-应力关系的数学模型来描述材料在力学作用下的变形行为。这些模型结合了材料的弹性特性和塑性特性。

弹塑性弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用

弹塑性弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用

弹塑性弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用
弹塑性分析方法是基于结构的材料和几何非线性性质进行建模和分析的。

通过将结构划分为弹性区域和塑性区域,可以更好地模拟结构在地震
荷载下的行为。

在分析中,通常假设结构的主要构件为弹性,而柱子、墙
体等容易发生塑性变形的构件为塑性。

通过这种划分,可以更准确地计算
结构的变形、应力和内力。

在进行弹塑性分析时,需要首先确定结构的塑性铰点。

塑性铰点是结
构中容易发生塑性变形的位置,通常位于柱子、墙体等受力较大的构件的
连接处。

通过在这些位置设定塑性铰点,可以更准确地模拟结构的塑性变形。

在分析过程中,需要使用弹塑性弹塑性分析方法,根据地震荷载的特
点进行模拟。

地震荷载是具有瞬时性和可破坏性的荷载,结构的响应通常
呈现出非线性和瞬时峰值现象。

弹塑性分析方法可以更准确地模拟地震荷
载作用下结构的非线性行为,并预测结构的瞬时峰值响应。

在进行弹塑性分析时,还需要考虑结构的能量耗散和恢复能力。

地震
作用下,结构的能量会被耗散,而恢复能力不足的结构容易发生破坏。


塑性分析方法可以通过考虑结构的材料和几何非线性性质,更准确地估计
结构的能量耗散和恢复能力,从而提高结构的抗震能力。

弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用具有重要意义。

它可以更准
确地预测结构的变形、应力和内力,为结构的设计和改进提供准确的依据。

通过弹塑性分析方法,可以更好地评估结构的抗震能力和安全性,为地震
区的建筑物提供更稳固和可靠的保障。

超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用

超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用

超高层结构设计中弹塑性法的分析与应用摘要:随着经济的发展,现代建筑楼层数越来越大,如何保障超高层建筑的可靠性和安全性,是相关的工作人员需要进行探讨、研究的一项重要课题。

本文将对弹塑性法进行说明分析,并将该方法应用到超高层建筑的结构设计中。

关键词:弹塑性法;超高层随着经济的快速发展,现代建筑楼层数越来越大,对于这些超高层建筑结构的可靠性、安全性的保障,成为了相关工作人员需要进行研究的主要课题之一。

下面针对该问题,对弹塑性方法进行详细的介绍、研究,并将其应用到超高层建筑的结构设计中。

一、弹塑性分析方法概述弹塑性分析方法包括:静力弹塑性分析法、弹塑性动力时程分析法。

下面将对这两种方法进行详细的介绍。

首先,静力弹塑性分析法一般指静力推覆分析方法。

该分析方法根据结构实际情况,施加给建筑结构侧向力,且逐渐将该力的大小加大,使得结构经历一系列的过程,比如屈服、结构控制位移、裂开、弹性等,以便结构实现预期目标位移,或者成为机构,达到掌握建筑结构在地震的影响下的各种状况,如将发生的破坏机制、薄弱部位、变形与内力特性、塑性绞发生的次序、部位,以更好地判断建筑结构能否承受地震的作用。

其次,20世纪60年代逐渐形成了弹塑性动力时程分析法。

该方法主要研究的是超高层建筑的工程抗震以及抗震分析。

到20世纪80年代,该方法仍然是大部分的国家在抗震设计规范分析方面所使用的方法。

时程分析法属于动力分析方法,是其中的一种形式。

该分析法主要求解结构物的运动微分方程,利用时程分析可以掌握到各个时间点各个质点的加速度动力反应、移动速度和位移等,以计算出结构内力、变形的时程变化情况。

因为存在较大的输入输出的数据量,且较复杂,导致了在一段时间内时程分析法无法开展。

随着快速发展的计算机技术,时程分析方法取得了发展空间。

二、静力弹塑性分析法的分析应用实施静力弹塑性分析法需要进行的步骤如下所示:步骤一:准备工作。

具体包括:建立构件、结构的模型,如确定恢复力模型、物理常数、几何尺寸等;计算承载力;计算荷载等;步骤二:计算各种参数值。

结构设计知识:结构设计中的弹塑性行为分析

结构设计知识:结构设计中的弹塑性行为分析

结构设计知识:结构设计中的弹塑性行为分析弹塑性行为分析是结构设计中不可或缺的重要部分,也是结构可靠性的保障。

弹塑性行为分析是指在结构发生变形时,既考虑结构的弹性变形,也考虑结构的塑性变形。

本文将从以下几个方面来介绍弹塑性行为分析在结构设计中的应用。

一、弹塑性行为分析的基本原理弹塑性行为分析的基本原理是归纳出材料在负载情况下的弹性行为和塑性行为,这是结构变形时非常重要的基础。

弹性行为是指结构在受力后,会产生弹性变形,当外力作用消失后,结构会恢复原状;而塑性行为是指在结构受力后,结构产生永久性变形,仅通过再次施加反向负载也无法恢复原状。

二、弹塑性行为分析的应用范围弹塑性行为分析在结构设计中的应用范围非常广泛。

它可以应用于单元结构设计,如钢结构、混凝土结构、塑料结构等,也可以应用于整体结构设计,如房屋、桥梁、隧道等。

同时,在土力学中也可以应用弹塑性行为分析。

三、弹塑性行为分析的方法弹塑性行为分析的方法主要有两种,即弹性塑性有限元法和弹塑性单元法。

弹性塑性有限元法指的是将结构分成若干小单元,在每个小单元内进行弹性和塑性分析,再将所有小单元的分析结果汇总得到整个结构的弹塑性行为。

弹塑性单元法是在结构体系中选取一个典型点,对其进行弹塑性分析,通过计算此点的弹塑性行为来得出整个结构的弹塑性行为。

四、弹塑性行为分析的应用弹塑性行为分析在结构设计中的应用主要包括以下几个方面:1、确定结构的变形极限和破坏模式。

在结构发生变形时,可以通过弹塑性行为分析来确定其变形极限和破坏模式,从而预防结构的破坏。

2、预测结构的承载能力。

弹塑性行为分析可以预测结构在受到外界负载时的承载能力,从而为工程设计提供有力的依据。

3、提高结构的可靠性。

通过弹塑性行为分析,可以确定结构的安全系数,并采取相应的安全措施,提高结构的可靠性。

4、提高结构的经济性。

弹塑性行为分析可以为结构设计提供优化方案,从而实现结构的节省材料和降低工程投资的目的。

五、弹塑性行为分析的局限性弹塑性行为分析虽然在结构设计中具有广泛的应用价值,但也存在一定的局限性。

材料力学第十七章-弹塑性分析

材料力学第十七章-弹塑性分析
赠言
子曰:知之者不如好之者,好之者不如乐之者。
《论语· 雍也篇》 孔子说:知道学问不如喜好它,喜好它不如以它为快 乐。 孟子曰:羿之教人射,必志于彀;学者亦必志于彀。 大匠诲人必以规矩,学者也必以规矩。 彀(gou):张满弓弩
《孟子· 告子上》
孟子说:后羿教人射箭,必意向拉满弓。学习者也要 “拉满弓”。大匠人以规矩教诲人,学习者也要守规
s
,进入屈服阶段,接着还有强化阶段,最后进入局部变
形阶段,然后破坏。
就发生了脆性断裂,可是塑性材料过了
b
认为屈服就破坏,这是弹性设计的概念。按照 弹性设计的构件工作时只允许发生弹性变形。
安全性与经济性的平衡:工程师必须考虑的问题 弹塑性设计:充分利用材料的塑性变形,化有害 为有利。

a
P
a
C
A,B,C都可能成为 塑性铰
有三种可能的可 动机构情况
Mu
2 2
Mu Mu

P

第一种:
A, B处出现塑性铰
P
P 2a P a M u 2 M u 2 M u
Mu P5 a
P
P 2a P a M u M u M u 2
s



简单构件:杆、扭转轴、梁 更复杂结构的弹塑性行为要借助有限元 等数值分析工具来计算。
§17-2 简单桁架的弹塑性分析
P N1 N 2 2 cos N1 1 2 A 两杆同时进入塑性,
1
B P
2
1 2 s , N1 s A
§17-4 梁的弹塑性弯曲
P
h
(+)

一般力学与力学基础的弹塑性分析方法

一般力学与力学基础的弹塑性分析方法

一般力学与力学基础的弹塑性分析方法弹塑性分析方法是一般力学和力学基础中重要的研究领域之一。

本文将介绍弹塑性分析方法的基本概念、应用领域以及常用的数学模型和计算方法。

一、弹塑性分析方法的基本概念弹塑性分析方法是一种综合运用弹性力学和塑性力学理论的方法,用于描述材料在外力作用下的弹性变形和塑性变形过程。

在弹塑性分析中,材料会先发生弹性变形,当应力达到一定临界值时,开始发生塑性变形。

弹塑性分析方法可以更准确地预测材料的变形和破坏行为。

二、弹塑性分析方法的应用领域弹塑性分析方法广泛应用于工程结构、土力学、岩石力学等领域。

例如,在工程结构的设计中,使用弹塑性分析方法可以预测结构在外载荷作用下的变形和破坏行为,从而确定结构的合理尺寸和材料强度要求。

在土力学和岩石力学中,弹塑性分析方法可以用于预测土体和岩石的变形和破坏特性,为工程施工和地质灾害的预测提供依据。

三、弹塑性分析的数学模型弹塑性分析方法使用了多种数学模型来描述材料的力学行为。

其中常用的模型包括线性弹性模型、单一参数塑性模型和本构模型等。

1. 线性弹性模型:线性弹性模型假设材料的应力与应变之间呈线性关系,常用于描述小应变范围内的材料行为。

2. 单一参数塑性模型:单一参数塑性模型假设材料的塑性行为由一个参数来描述,常用于描述中等应变范围内的材料行为。

3. 本构模型:本构模型是更为复杂的数学模型,可用于描述广泛的材料行为。

常见的本构模型包括弹塑性本构模型、弹塑性本构模型、弹粘塑性本构模型等。

四、弹塑性分析的计算方法弹塑性分析方法使用了多种计算方法来求解材料的变形和应力分布。

其中常用的计算方法包括有限元法、边界元法和等。

这些方法可以将实际结构离散成有限个子区域,通过求解子区域的变形和应力,得到整个结构的变形和应力分布。

这些计算方法具有高精度和较强的通用性,广泛应用于工程和科学研究领域。

综上所述,弹塑性分析方法是一般力学和力学基础中重要的研究领域,用于描述材料在外力作用下的弹性变形和塑性变形过程。

塑性力学第五章(2)-简单的弹塑性问题(二)

塑性力学第五章(2)-简单的弹塑性问题(二)
2
ε = 0.707σ s
1 τ= 3
σs ε2 + γ2
1 3
γ = 0.408σ s
附一: 附一:
理想弹塑性材料的 Prandtl
理想弹塑性力学模型
— Reuss 理论
σ σs
Eε σ = σ s
ε ≤ εs ε > εs
εs εp εe ε
在塑性区, 在塑性区,应变增量由弹性和塑 性两部分组成。 性两部分组成。
简 单 的 弹 塑 性 问 题(二) 二
薄壁圆筒的拉扭联合变形 增量理论 全量理论
不可压缩(v=0.5)理想弹塑性材料的薄壁圆管受轴向拉力和扭矩作用, 不可压缩(v=0.5)理想弹塑性材料的薄壁圆管受轴向拉力和扭矩作用, 使用Mises条件。 使用Mises条件。 条件 应力路径:(1)先拉至 ε s = :(1 应力路径:( (2)先扭后拉。 先扭后拉。
th
σs
σs
σ =
ch
σs
3G γ
σs
γ =
σs
3G

σ = 0 .648 σ s , τ = 0 .439 σ s
(2)先扭后拉 )
γ
σs
3G
τ
B C
σ
3
A
s
B
C A
O
σs
3G
ε
O
σ
σ
s
dγ = 0
dW d = σ d ε + τd γ = σ d ε
3Gd ε = dσ 1−
dσ σ 2 dε dε = + 3G σ s2
σ = 0 .707 σ s τ = 0 .408 σ s
σ 2 + 3τ 2 = σ s2

弹塑性力学在工程中的应用

弹塑性力学在工程中的应用

弹塑性力学在工程中的应用摘要:文章先简单介绍了弹性力学相关内容,随后介绍了实际建设工程中弹性力学的有效应用,包括材料中的弹性力学以及结合弹性力学解析工程构件内力变形,希望能给相关人士提供有效参考。

关键词:弹性力学;工程应用;弹性分析引言:弹性力学相关理论知识在实际工程建设中具有重要作用,应用范围十分广泛,同时也是工程建设中分析问题的核心手段,通过针对弹性力学相关内容进行系统研究,方便在后期工程建设中发挥出应有的作用。

一、弹性力学分析弹性和塑性属于固体力学中的一种分支,弹性和塑性理论主要任务为,通常基于实验室材料变形力学条件下,结合科学严谨数学方法针对不同形状相关变形固体与外部荷载下形成的位移、应变和应力进行研究。

弹塑性理论主要研究对象为弹性体,主要是基于给定温度下,某种物体存在应变和应力单值关系,和时间元素之间没有太大联系。

外力消失后,应变也会消失,相关物体能够迅速恢复到原有状态,此外物体内部应力也将彻底消失。

弹塑性理论广泛应用于工程领域当中,搭配杆件变形、位移、形成内力相关分析判断结构以及有限元软件实施分析,准确判断其安全性,和耐久性[1]。

基于外力影响下,物体会出现变形和出现应力,主要是物体内各个元素相对位置产生一定变化,在该种变化下,便会出现试图恢复到初始状态的附加作用力,能够对物体受力后各个部位内力以及变形力学量应变或应力进行描述。

此次主要以应力矢量以及某点应力状态为例。

比如把某个受并平衡力作用下的物体某一平面A划分为两部分,分别是A、B,具体如图1所示:图 1 应力分析假如移除B部分,B对A形成的作用便会被B对A部分某些作用力所取代,该种力在去除B之前,主要是物体内部AB之间于C截面中的内力,属于分布力。

如果在C面中提取P点小面积元素S,至于S中内力矢量主要是F,内力平均集度便是F/S,如果促进S不断缩小,使其趋向于P点,于连续内力分布下,F/S便会趋于极限。

二、材料中的弹性力学(一)砂浆弹塑性在三轴围压下的损伤变形水泥砂浆属于一种不含粗骨料的混凝土材料,其广泛应用于工程建设当中,能够影响工程建设质量,为此人们对于水泥砂浆力学性能的重视程度也逐渐提升。

如何在工程力学中处理弹塑性问题?

如何在工程力学中处理弹塑性问题?

如何在工程力学中处理弹塑性问题?在工程力学领域,弹塑性问题是一个至关重要且复杂的研究方向。

弹塑性力学主要用于分析材料在受力过程中,从弹性阶段到塑性阶段的变形和应力分布规律,这对于确保工程结构的安全性和可靠性具有极其重要的意义。

要理解如何处理弹塑性问题,首先得清楚弹性和塑性的基本概念。

弹性阶段,材料在受到外力作用时会发生变形,一旦外力消失,材料能够完全恢复其原来的形状和尺寸,这种变形是可逆的。

而塑性阶段,材料在受力超过一定限度后,产生的变形即使外力去除也不能完全恢复,会留下永久的变形。

在实际工程中,很多材料都表现出弹塑性的特性,比如金属材料。

当对这类材料进行加工或者构建结构时,就需要准确地处理弹塑性问题,以预测其在不同载荷条件下的行为。

处理弹塑性问题的第一步是建立合适的本构模型。

本构模型用于描述材料的应力应变关系,它是分析弹塑性问题的基础。

常见的本构模型包括理想弹塑性模型、线性强化弹塑性模型和非线性强化弹塑性模型等。

选择合适的本构模型取决于材料的性质、加载条件以及分析的精度要求。

在建立本构模型之后,就需要运用相应的数学方法来求解弹塑性问题。

有限元法是目前广泛应用的一种数值方法。

它将连续的物体离散化为有限个单元,通过对每个单元的分析,最终得到整个物体的应力和应变分布。

在有限元分析中,需要合理地划分网格,选择合适的单元类型,并确定边界条件和加载方式。

边界条件的确定在处理弹塑性问题中也非常关键。

边界条件包括位移边界条件和力边界条件。

位移边界条件规定了物体某些点的位移,而力边界条件则规定了物体某些表面所受到的力。

正确地设定边界条件能够使分析结果更符合实际情况。

加载方式同样会影响弹塑性问题的分析结果。

加载可以是静载、动载或者循环加载等。

不同的加载方式会导致材料的响应不同,因此在分析时需要根据实际情况准确地模拟加载过程。

在处理弹塑性问题时,还需要考虑材料的各向异性。

很多材料在不同方向上具有不同的力学性能,这就需要在本构模型和分析中考虑这种各向异性的特点。

弹塑性力学基础与材料变形分析

弹塑性力学基础与材料变形分析

弹塑性力学基础与材料变形分析弹塑性力学是力学中的一个重要分支,研究物体在外力作用下的变形和应力响应。

材料的变形分析则是根据弹塑性力学理论,对材料在外力作用下的变形行为进行研究和分析。

本文将介绍弹塑性力学的基础概念和理论,并探讨材料变形分析的方法和应用。

1. 弹性力学基础在弹塑性力学中,弹性是指物体在外力作用下发生的可恢复变形。

弹性力学的基本定律是胡克定律,它描述了物体的应力与应变之间的关系。

根据胡克定律,线性弹性材料的应力与应变呈线性关系,即应力等于弹性模量与应变的乘积。

除了胡克定律,还有切应力与切变变形之间的关系由牛顿黏性定律给出。

2. 塑性力学基础与弹性力学不同,塑性力学是描述物体在外力作用下发生的不可恢复变形的力学学科。

塑性力学的基本理论是流变学,它研究物体在外力作用下的蠕变行为。

塑性变形通常会导致材料内部的晶格滑移和塑性畸变。

在材料受到足够大的应力时,塑性变形将取代弹性变形。

3. 弹塑性力学弹塑性力学是弹性力学和塑性力学的结合,用于描述物体在外力作用下同时发生弹性和塑性变形的情况。

在弹塑性力学理论中,材料的应力应变关系一般采用应力-应变本构关系来表示。

应力-应变本构关系通常是非线性的,可以根据具体材料的特性进行模型建立。

常见的弹塑性本构模型有弹塑性理想化塑性模型和弹塑性可生长模型等。

4. 材料变形分析方法材料变形分析是基于弹塑性力学理论的数值模拟方法,用于预测材料在外力作用下的变形行为。

常用的材料变形分析方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。

这些方法可以通过研究材料的应力分布、应变分布和位移分布等来揭示材料的本构特性和变形机理。

材料变形分析方法在工程设计和材料选择等方面起着重要的作用。

5. 材料变形分析的应用材料变形分析在工程领域有广泛的应用。

例如,在机械设计中,通过材料变形分析可以预测零件在使用过程中的变形量,以及材料是否会发生塑性变形,从而指导设计者选择合适的材料和结构。

此外,材料变形分析也可以用于材料的疲劳寿命预测、变形加工工艺的优化和材料损伤分析等方面。

理论力学中的弹塑性体与变形分析

理论力学中的弹塑性体与变形分析

理论力学中的弹塑性体与变形分析弹塑性体是指在受力作用下既存在弹性变形又存在塑性变形的物体,其变形行为十分复杂。

在理论力学中,对弹塑性体的变形分析是研究材料力学性质与工程实际问题中的重要内容。

本文将从弹性体与塑性体的基本特征入手,探讨弹塑性体的变形分析方法,并介绍一些应用案例。

1. 弹性体的特征弹性体是指在受力作用下能够发生可逆变形的物体。

它具有以下特征:(1) 线弹性:满足胡克定律,应力与应变之间呈线性关系;(2) 同性性质:各个方向的弹性模量相同;(3) 可逆性:在去除外力后能够完全恢复初始形状。

2. 塑性体的特征塑性体是指在受力作用下发生不可逆变形的物体。

它具有以下特征:(1) 非线性:应力与应变之间呈非线性关系;(2) 强度依赖:材料的强度决定了其塑性变形的能力;(3) 历史依赖:材料的变形受到之前经历的载荷历史的影响。

3. 弹塑性体的变形分析方法对于弹塑性体的变形分析,常用以下两种方法:(1) 弹性分析法:将塑性变形忽略,仅考虑弹性变形。

通过施加边界条件和力学方程求解,得到变形场;(2) 弹塑性分析法:综合考虑弹性变形和塑性变形。

通常采用有限元方法进行数值计算,得到变形和应力分布。

4. 应用案例接下来,我们将介绍两个应用案例以展示弹塑性体的变形分析方法的实际应用。

案例一:桥梁变形分析考虑一座悬索桥,由于自重和车辆荷载作用,桥梁可能产生弹塑性变形。

为了保证桥梁的安全性和稳定性,需要对其变形进行分析。

通过有限元方法建立桥梁的模型,考虑材料的弹塑性本性和边界条件,计算得到桥梁的应力和变形分布,进而评估其结构的可靠性。

案例二:金属成形过程分析在金属成形过程中,材料经历了强烈的力量和变形,即弹性变形和塑性变形。

为了探究金属材料的变形行为和优化成形工艺,使用弹塑性分析方法进行模拟。

通过输入材料的本构方程和工艺参数,结合数值计算方法,得出金属材料在成形过程中的应力、应变和变形情况,为生产和工程优化提供依据。

冲压加工中的弹塑性变形特性与模具设计

冲压加工中的弹塑性变形特性与模具设计

冲压加工中的弹塑性变形特性与模具设计冲压加工是一种常见的金属成形工艺,广泛应用于制造业中。

在冲压加工过程中,金属材料会经历弹性变形和塑性变形两个阶段。

对于冲压加工的过程和模具设计,了解弹塑性变形特性至关重要。

本文将讨论冲压加工中的弹塑性变形特性以及对模具设计的影响。

一、弹塑性变形特性1. 弹性变形弹性变形是指物体在受力作用下可以恢复原状的变形。

在冲压加工中,弹性变形通常发生在较小的应变范围内,当加载被解除时,金属材料会恢复到其原始形状。

弹性变形不会产生持久性变形,因此在设计模具时需要考虑到这一特性,确保模具设计的合理性。

2. 塑性变形塑性变形是指物体在受力作用下会产生持久性变形的现象。

与弹性变形不同,塑性变形会导致材料的内部结构和形状发生改变。

在冲压加工中,塑性变形通常发生在较大的应变范围内,同时伴随着应力集中和应变硬化的现象。

对于模具设计而言,需要考虑到塑性变形对模具寿命和成形质量的影响。

二、弹塑性变形对模具设计的影响1. 材料选择不同金属材料的弹塑性特性各异,对模具设计产生不同的影响。

一般情况下,冲压加工常使用的金属材料包括钢板、铝板、铜板等。

在选择材料时,需要考虑到其强度、韧性、耐磨性等因素,以适应冲压加工中的弹塑性变形要求。

2. 弯曲变形弯曲变形是冲压加工中常见的变形方式之一。

在模具设计中,需要考虑到材料的弯曲强度和韧性,以防止材料产生断裂和开裂的现象。

此外,通过合理设计模具的几何形状和辅助装置,可以减小弯曲变形对模具和成品的影响。

3. 拉伸变形拉伸变形是冲压加工中另一种常见的变形方式。

对于模具设计而言,需要考虑到材料的屈服强度和延伸率,以满足拉伸变形的要求。

合理设计模具的连续性和支撑结构,可以有效避免材料的局部断裂和不均匀变形。

4. 压缩变形压缩变形是冲压加工中也常见的变形方式。

在模具设计中,需要考虑到材料的抗压强度和塑性变形能力,以避免材料的压扁和鼓包现象。

通过合理设计模具的压力传递方式和支撑结构,可以实现稳定的压缩变形过程。

弹塑性点接触冲锤钻杆重复碰撞的建模

弹塑性点接触冲锤钻杆重复碰撞的建模

弹塑性点接触冲锤钻杆重复碰撞的建模
冲击碰撞现象在机械动力学中非常普遍。

两个冲击体在冲击碰撞过程中,很有可能在接触的区域产生过高的应力,从而导致产生塑性变形。

在机械系统发生连续碰撞时,前一次冲击产生的塑性变形和残余应力会对接下来的冲击碰撞产生影响,所以冲击的状态会随着冲击次数的增加而不同。

本文以冲锤钻柱冲击碰撞模型为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对其多次冲击碰撞过程进行数值仿真模拟,具体研究内容如下:一、点接触冲锤钻杆在首次碰撞时,当屈曲区超过接触区时,Hertz接触应力在起始段理论值低于仿真值,这是由于塑形变形大引起点接触刚度增大造成的。

当屈曲区与接触区一致时,起始端满足Hertz接触。

二、点接触冲锤钻杆在相同冲击速度冲击下,在屈曲区超过接触区的接触状态进行多次冲击碰撞的数值仿真模拟接触力在增加,这是由于随着冲击次数的增加,变形量越来越少,释放的应力就越少。

同时随着冲击次数的增加,接触时间是减少的。

同样随着冲击次数的增加,加工硬化的产生,残余变形量越来越少,接触力和变形越来越趋于线性刚度,点接触冲锤钻杆在重复碰撞过程中由点接触慢慢变成面(曲面)接触。

三、对点接触冲锤钻杆冲击碰撞过程中屈曲区基本与接触区一致的接触状态进行多次冲击碰撞的数值仿真模拟,可以看出其变形量是小的,随着冲击次数的增加,塑性变形量也随着冲击次数的增加而减少,但是接触力和位移仍然存在着Hertz接触指数特征。

通过以上研究,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序能够对点冲锤重复冲击碰撞的过程进行数值模拟,可以发现冲锤在重复碰撞之后会由点接触变成面(曲面)接触,可以看出塑性变形对其冲击碰撞过程的影响。

这在实际工程中是具有一定价值的。

弹塑性共存的名词解释

弹塑性共存的名词解释

弹塑性共存的名词解释弹塑性共存是材料力学领域的一个重要概念,它描述了材料在受力作用下同时表现出弹性和塑性行为的能力。

弹塑性共存是针对固体材料的力学性质的表现而言的,其在许多实际应用中都具有重要的意义。

1. 弹性和塑性的基本概念弹性是指材料在受力作用下能够发生可逆的形变,即当受力解除后,材料能够完全或近乎完全地恢复到原始状态。

塑性则是指材料在受力作用下会发生不可逆的形变,即使在受力解除后,材料也无法完全恢复到原始状态。

2. 弹性和塑性的区别与联系弹性和塑性是材料的两种基本性质,它们在受力作用下的表现具有明显的区别。

弹性形变是可逆的,当外力作用停止时,弹性变形会自发恢复到初始状态;而塑性形变则是不可逆的,当外力停止时,材料会保持一定的塑性变形。

然而,弹性和塑性并非是两个完全独立的概念,而是存在一定的联系和共存的可能性。

相当多的工程材料在受力作用下既能够表现出弹性,又能够表现出一定程度的塑性。

3. 弹塑性共存的实现机制弹塑性共存的实现机制涉及材料的内部结构和晶体缺陷。

晶体缺陷是材料中微观层次上的结构缺陷,如晶体中的位错、晶界、孪晶等。

这些晶体缺陷能够增加材料的屈服强度和塑性变形的能力,从而使材料在受力作用下能够同时表现出弹性和塑性。

具体而言,晶体缺陷可以通过增加晶体的位错密度和固溶体结构来提高材料的强度和延展性。

位错是晶体中的线状缺陷,其存在可以提供额外的滑移面,使晶体在外部应力作用下发生滑移,从而实现材料的塑性变形。

同时,固溶体结构的形成可以通过改变晶格常数和晶体的化学成分,来调节材料的强度和塑性。

4. 弹塑性共存在工程领域中的应用弹塑性共存的特性使得材料能够在外界受力条件下保持一定的强度和耐久性,从而在工程领域中发挥重要作用。

例如,在建筑结构中,弹塑性共存的材料可以更好地承受地震和风力荷载的作用,从而确保建筑物的安全性。

同时,在机械工程和汽车工业中,具有弹塑性共存特性的材料可以抵御外界冲击和振动,延长机械零件的使用寿命。

弹塑性力学理论在地下结构分析中的应用

弹塑性力学理论在地下结构分析中的应用

弹塑性力学理论在地下结构分析中的应用地下结构是指建筑物或其他工程项目在地下部分的构造,如地下室、地下管道和地铁隧道等。

由于地下结构所处的地下环境复杂且受到地下水、土壤和地震等外力的影响,因此对其进行准确的分析和设计至关重要。

弹塑性力学理论是一种结构力学理论,它能够有效地应用于地下结构的分析与设计中。

弹塑性力学理论首先考虑了材料的弹性行为。

弹性是指材料在受力后能够恢复原来形状和尺寸的能力。

在地下结构中,由于地下环境的变化和外力的作用,结构会发生变形。

弹性力学理论可以通过应力-应变关系来描述结构的变形情况,从而预测结构的稳定性和安全性。

然而,地下结构在长期使用过程中,会受到多种因素的影响,如地下水的渗透、土壤的沉降和地震的震动等。

这些因素会导致结构材料的塑性变形,即结构在受力后无法完全恢复原来形状和尺寸。

弹塑性力学理论在此基础上进一步考虑了材料的塑性行为,通过引入塑性应变来描述结构的变形情况。

在地下结构分析中,弹塑性力学理论可以用于模拟结构在地下环境中的响应。

首先,通过对地下结构进行力学建模,可以得到结构在受力后的应力分布和变形情况。

然后,根据材料的弹性和塑性特性,可以计算出结构的弹性和塑性应变。

最后,通过对结构的应力和应变进行综合分析,可以评估结构的稳定性和安全性。

弹塑性力学理论在地下结构分析中的应用不仅可以预测结构的变形和破坏情况,还可以指导结构的设计和施工。

例如,在地铁隧道的设计中,弹塑性力学理论可以用于评估隧道在地震条件下的抗震性能。

通过分析结构的弹性和塑性应变,可以确定结构的可变形性和抗震性能,从而指导隧道的设计参数和施工方法。

此外,弹塑性力学理论还可以用于地下结构的监测和维护。

通过对结构的应力和应变进行实时监测,可以及时发现结构的变形和破坏情况。

在结构出现异常情况时,可以采取相应的维护措施,以保证结构的安全和可靠性。

总之,弹塑性力学理论在地下结构分析中具有重要的应用价值。

通过考虑结构的弹性和塑性行为,可以准确预测结构的变形和破坏情况,指导结构的设计和施工,以及监测和维护结构的安全性。

弹塑性力学第一章 弹塑性力学绪 论

弹塑性力学第一章 弹塑性力学绪 论
15
1.3 基本假设及试验资料 1.3.1 基本假设 弹塑性力学的基本理论假设有下面五个: 1、均匀连续假设
假设介质均匀连续无间隙地充满于整个物体内。从 微观上讲,虽然介质是由不连续的粒子组成的,但 是,这些粒子间的距离与物体的宏观尺寸相比要小 得多,因此可以不考虑间隙。为了数学上的需要, 建立这一假设是必要的。并且,从这一假设出发进 行力学分析,得到的结论符合工程实际。
第三个时期是线性各向同性弹性力学大发展的时期。 这一时期的主要标志是弹性力学广泛应用于解决工程 问题。同时在理论方面建立了许多重要的定理或原理, 并提出了许多有效的计算方法。 1855~1858年间法国的圣维南发表了关于柱体扭转 和弯曲的论文,可以说是第三个时期的开始。在他的 论文中,理论结果和实验结果密切吻合,为弹性力学 的正确性提供了有力的证据;1881年德国的赫兹解 出了两弹性体局部接触时弹性体内的应力分布; 1898年德国的基尔施在计算圆孔附近的应力分布时, 发现了应力集中。这些成就解释了过去无法解释的实 验现象,在提高机械、结构等零件的设计水平方面起 了重要作用,使弹性力学得到工程界的重视。
6
2.研究荷载作用下物体内任意一点的应力和变形
在荷载作用下,物体内会产生内力,因此通常 每一点都会发生位移,都存在应力和应变.研究由 荷载产生的应力和变形有助于了解材料的强度和刚 度,使材料得到更合理的使用。
7
1.2 弹塑性力学的发展史 1.2.1 弹性力学发展史
人类从很早时就已经知道利用物体的弹性性质了,比 如古代弓箭就是利用物体弹性的例子。当时人们还是 不自觉的运用弹性原理,而人们有系统、定量地研究 弹性力学,是从17世纪开始的。
二、弹性与塑性
根据固体受力变形的特点,所谓弹性,是指固体 在去掉外力后恢复原来形状的性质;所谓塑性,是指 去掉外力后不能恢复原来形状的性质。弹性和塑性是 可变形固体的基本属性,两者的主要区别在于: 1)变形是否可恢复。 弹性变形是可以完全恢复的,即弹性变形过程是 一个可逆的过程;塑性变形是不可恢复的,是一个不 可逆过程。 2)应力和应变之间的关系是否一一对应。 在 弹性阶段,应力和应变之间存在一一对应的单 值关系,而且通常还假设是线性关系;在塑性阶段, 应力和应变之间通常不存在一一对应的关系,而且是 4 非线性关系。

应用弹塑性力学 李同林 第四章

应用弹塑性力学 李同林 第四章

应用弹塑性力学李同林第四章应用弹塑性力学李同林第四章第四章弹性变形和塑性变形本构方程当我们要确定物体变形时其内部的应力分布和变形规律时,单从静力平衡条件去研究是解决不了问题的。

因此,弹塑性力学研究的问题大多是静不定问题。

要使静不定问题得到解答,就必须从静力平衡、几何变形和物性关系三个方面来进行研究。

考虑这三个方面,就可以构成三类方程,即力学方程、几何方程和物性方程。

综合求解这三类方程,同时再满足具体问题的边界条件,从理论上讲就可使问题得到解答。

在第二章和第三章中,我们从静力学和几何学两个方面研究了受力物体应满足的各种方程,即平衡微分方程(2-44)和几何方程(3-2)。

因此,现在的问题是,我们必须考虑物体的物理性质,即物体变形时的应力和应变之间的关系。

在力学中,应力应变关系通常被称为本构关系或本构方程。

本章将介绍物体变形时的弹性和塑性应力应变关系。

大量实验证实,应力和应变之间的关系是相辅相成的,有应力就会有应变,而有应变就会有应力。

对于每一种具体的固体材料,在一定条件下,应力和应变之间有着确定的关系,这种关系反映了材料客观固有的特性。

下面我们以在材料力学所熟知的典型塑性金属材料低碳钢轴向拉伸试验所得的应力应变曲线(如图4-1所示)为例来说明和总结固体材料产生弹性变形和塑性变形的特点,并由此说明塑性应力应变关系比弹性应力应变关系要复杂的多。

在图4-1中,OA段是一个成比例的变形阶段。

在这个阶段,应力和应变之间的关系是线性的,可以用胡克定律来表示:ζ=eε(4-1)其中e是弹性模量,e是弹性变形期间的常数。

对应于a点的应力称为比例极限,并记录为ζp。

从a点到B点,它不再由线性关系表示,但变形仍然是弹性的。

对应于点B的应力称为弹性极限,并记录为ζr。

对于许多材料,从点a到点B的距离非常小,即ζP和ζ,r的值非常接近,通常不区分,但在ζr中表示,当应力小于ζr时,应力和应变之间的关系满足方程(4-1)。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
图6 撞击瞬间台车的计算加速度曲线 图+ 活塞接触瞬间承受压力变化曲线
图;
铝制缓冲块计算撞击后压溃形状
第E期

臻等:利用弹塑性变形控制碰撞与接合
EG(
作用力和撞击状态, 保证了整个撞击过程的模拟, 解 决了长期以来国内台车实验过程中初始峰值过高难 于控制的技术难题。采用这种缓冲结构与节制杆控
[#] 制技术相结合 , 较好地再现了汽车碰撞动力学过
+, !*-&’#
(T.8)<6>.*6 9: U@.;6<0;)@ U*+0*..<0*+,%9<6- V-0*) A*=60636. 9: B.;-*9@9+7 56*$%).$ B)073)*, FIFFJ()
W7 =63270*+ ;<)=-?;9**.;609* N.65..* 6-. =@.2 )*2 6-. )N=9<N.< 9: ;)< ;<)=- =0>3@)609* =7=6.>,B-. 8<9;.== 9: ;<)=-?;9**.;609* N.?
*!,






第 (6 卷
到。为了确保安全, 使用厚度应更厚一点。组合结 构如图 ! 所示。在 "#$%$ 环境下, &%#"’& 软件进 行碰撞有限元动态仿真。
机的计算速度的影响, 考虑到该结构只在碰撞初期 起作用, 计算时间只取 7 /:。计算的结果与实际对 比, 如果差别较大, 则调整缓冲块的结构参数。
E I
刘德顺, 李夕兵 4 冲击机械系统动力学 4 北京: 科学出版 社 4 (""": I—G 贾 乃 文 4 粘 塑 性 力 学 及 工 程 应 用 4 北 京: 地震出版社4 EFFF: (F—JF
余同希和李永池 4 冲击动力学进展 4 合肥: 中国科 G 王礼立, 学技术大学出版社, (""E: (F—#F J 图" 实车碰撞曲线和碰撞模拟试验加速度曲线 徐永昌 4 铈对工业纯铝冲压性能和耐腐蚀性能的影响 4 沈 (G) : 阳黄金学院学报, (""J; (G IG(—IG# 谢中维和徐明英 4 纯铝中的剪切带 4 华中理工大 H 张以增, 学学报, (() : (""J;EI 增刊 I(—II # 杨 臻, 邱 阳等 4 KL?(J 型节制杆式台车试验技术研究 4 汽车工程, ( : EFFE; I H) EEG—EE#
从理论和试验表明, 本文设计的缓冲器充分利 用了弹性和塑性材料各自的特点,控制撞击瞬间的
!"#$%"&&’#( !%)*+,!"##-.$’"# /’$+ 0&)*$’.,1&)*$’. 2-3"%4)$’"#
!"#$ %&’# ()* !"#$
P0’ )*, #(FFG")
( &6)6. M.7 /)N9<)69<7 9: C.;-)6<9*0; &6<.*+6- )*2 O0N<)609*,P0’ )* Q0)969*+ R*0S.<=067
[*] 的载荷 / 伸长曲线 。从图 % 可以看出, 纯铝拉伸变 万方数据 形较大, 约在 $ - + - # .. 内, 拉力大小变化不大。这
图&
铝制缓冲块实体图
由于塑性材料达到塑性变形有确定的阈值, 在 其弹性变形范围内, 力值上升过快。为了使碰撞过 程平稳接合, 则加入弹性材料形成弹塑性组合体。 弹性材料的厚度由有限元动态分析中反复计算而得
缓冲行程 + $ *,) 缓冲行程作为设计缓冲块高度的依据。 !-" 铝材料的塑性特性与缓冲结构设计 材料塑性越大, 变形的抗力越小。评价金属塑 性主要指标有断面收缩率、 延伸率和屈强比。纯铝 有良 好 的 塑 性。其 断 面 收 缩 率 为 +$, , 延伸率为 [)] 屈强比 ( 为 $ - &$* 。图 % 为纯铝单晶 &$, , "$ - % ,". )
[7] ["]
到材料的性能和接触表面的形状。围绕材料的屈服 限的判定, 俞茂宏提出了双剪应力屈服准则, 而罗德
[&] 双则提出了屈服面屈服准则 , 王仁、 杨桂通、 余同 [$] 希等围绕冲击结构的塑性稳定性进行了研究 。这
些研究从提高或破坏材料强度的角度出发, 研究材 料的性能。但是, 将塑性材料用于缓冲控制设计和 计算的文献国内外未见报道。 本文利用材料的塑性阈值及其变形特点控制台 车最大加速度和作用时间, 利用弹性材料的变形, 控 制稳定的接合, 解决碰撞接合问题。从经典理论对 碰撞能量及其要求的阻力、 作用行程进行了分析。 利用塑性材料变形过程中, 应力变化小的特点, 选择 合适的塑性材料, 设计缓冲块。用 )*+,+ 环 境 下 并通过试验研究, 找到合适 -,*)&- 软件进行仿真, 的弹(塑性材料与结构技术, 解决了台车与活塞杆的 接合问题。
( ) 滑车; * ) 橡胶块; ’ ) 钢板; ! ) 铝制缓冲块; + ) 活塞杆 图! 缓冲碰撞瞬间系统简化模型
中前7 /:可以较好地控制力的峰值, 前段的接合对 后面的波形控制没有影响。
!
碰撞接合过程的有限元动态模拟计 算模型
为使缓冲设计更合理, 利用有限元方法对台车
和活塞杆接合过程进行动力学仿真, 判断设计是否 满足设计要求。计算中将整个系统进行简化, 如图 ! 所示缓冲碰撞瞬间系统简化模型。考虑碰撞过程 中, 台车变形小, 台车简化成密度非常高、 等效质量 刚度很大的质量方板 (。在板下面置有橡 ( +,, -.、 胶块 *, 橡胶块下端是厚度 + // 的钢板。三件共同 以 +, 0 ( ) + -/ 1 2 的速度撞击缓冲块 !。 考虑到活塞杆本身刚度和强度较大, 将活塞杆 简化成与模拟研究质量相当的刚性圆盘即图 ! 中元 件 +, 其圆面积与图 ( 中活塞面液压力作用的有效 面积相等。 采用 利用 "#$%$ 软 件 前 处 理 进 行 单 元 划 分, 网格划分如图 ! 所示。 $345&(6! 三维 7 节点单元, (、 *、 ’ 元件之间组合粘为一体。三件上的节点 单元组成组元, 赋予 8 !7 ) 9-/ 1 2 的速度(与台车的 实际速度一致) 。’ 与 ! 件之间设置为自动接触。 铝件的缓冲块材料属性由该批次铝材实际测试 结果给出。 在活塞杆下端作用液压压力与活塞受到的液压 阻力相当, 撞击瞬间, 液压压力随时间变化曲线如图 将 + 所示。接触瞬间活塞受到的压力作为已知力; 底面约束, 只能沿纵向运动。 采用 &%#"’& 有限元计算台车与活塞的碰撞 万方数据 过程中台车的加速度和缓冲块变形过程。由于计算
根据汽车碰撞模拟试验系统中台车与吸能器之间的碰撞接合问题, 用经典理论分析了两物体相互碰撞接
合过程。充分利用弹性材料和塑性材料的特性, 设计弹(塑性缓冲结构。采用 )*+,+(-,*)&- 软件对缓冲结构进 行大位移变形的动态分析计算。试验证明采用这种结构, 能有效控制碰撞瞬间撞击力峰值。 关键词: 汽车试验; 碰撞; 模拟; 缓冲 中图分类号: .&"& / $; .&$! / &; 0$1! / " 2 $
65..* 9NX.;6= 0= )*)@7Y.2 506- ;@)==0;)@ 6-.9<74 $ N3::.< 9: .@)=60;?8@)=60; >)6.<0)@ =6<3;63<. 0= 2.=0+*.24 B-. @)<+. 2.:9<>)609* 9: 6-. 8)<6= 0= 27*)>0;)@@7 )*)@7Y.2 )*2 ;9>836.2 506- $%&’&?T’%$IT =9:65)<.4 $* .Z8.<0>.*6 2.>9*=6<)6.= 6-)6 6-. 8)<6= ;)* N. 3=.2 :9< ;9*6<9@@0*+ 6-. 0>8);6 :9<;. 8.)[ 9: 6-. ;<)=- 8<9;.==4 ( 27*)>0;=) ;=0>3@)609*;N3::.< 7-8 /"%9*: )369>9N0@. 6.=6=;;9@@0=09*= 第一作者 杨 臻 博士生, 副教授, ("HJ 年 J 月生。电话: (I"IG(H#"(F; U?>)0@: 7Y-.*\ *;3=64 .234 ;*
程。 致 谢 本专题研究和试验得到一汽集团技术中心邱少 波、 张 雨、 唐 洪 斌 和 杨 海 庆 等 人 的 大 力 协 助, 得到 (北京) 公司的技术支持以及华北工学院李 $%&’& 强、 舍建生等同仁的合作, 借此表示感谢。
图! 铝制缓冲块实际撞击后的实际压溃形状 参 ( 考 文 献
’)*+ ,-.*,/0 10)*+ )*2 103 ’)*+4 $ *.5 678. 9: 6-. ;)< =0>? 3@)60*+ 6.=64 A&BC D EFF( G6- A*6.<*)609*)@ &7>89=03> 9* B.=6 )*2 C.)=3<.>.*6,&-)*+-)04 HGH—HG!
由于缓冲块纵向受压, 要考虑缓冲块受压后, 可 能出现的压杆失稳, 导致缓冲圆柱歪斜, 影响缓冲块 的正常压溃。依据通用的压杆稳定性设计理论设计 缓冲块长径比, 同时兼顾缓冲块与活塞杆之间的安 装尺寸。设计铝制缓冲块如图 & 所示。
相关文档
最新文档