冲击振动压路机实验样机的动态特性分析

论文摘要

压路机在公路施工、机场建设、兴修水利和建筑施工中发挥着越来越大的作用。至今,振动压实技术和冲击压实技术都是作为单一分离的技术应用于工程施工当中,冲击振动复合压实技术是继冲击压实技术之后出现的又一种新型压实技术,它将振动压实、冲击压实和静力压实结合在一起,实现了振动、冲击压实的有效结合。过去,冲击振动复合压实技术对铺层的压实效果一直停留在仿真研究阶段,而这一效果还有待实验研究。用实验方法去研究冲击振动复合压实技术对铺层的压实效果已经成为下一步深入研究的迫切任务。本文根据张洪教授申请成功的冲击振动压实机专利(CN1730835),用静态的方法并参考已有经验设计出一种能实现冲击振动复合压实功能的实验样机,得到实验样机的结构图纸;根据样机结构设计图纸的几何参数和外部载荷特征求出样机的具体外部载荷,即样机所受的冲击载荷和简谐振动载荷的力学模型;然后在ANSYS中建立样机机架的有限元实体模型;最后在ANSYS中,用有限元方法分析实验样机的固有振动特性及在冲击振动载荷作用下的动力学响应特性。其中模态分析主要是为了研究样机在0—25Hz这一易受影响的频率范围内主要振动模态的特点,预测样机结构在此频段内的外部或内部各种激励载荷作用下可能出现的振动响应。谐响应分析主要是分析样机在0—25Hz的简谐载荷作用下的峰值频率,及在峰值频率点是否会引起样机的共振等剧烈破坏性振动;而瞬态动力学分析的目的是分析样机在外部具体冲击、振动载荷的复合作用下的动态刚度和强度状况。用动态分析的方法考察样机能否安全、稳定和可靠地工作,并根据动态分析的结果,对样机进行结构修改优化,为制造实验样机做准备是本文分析的主要任务。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 冲击振动压路机简介
• 1.2 机械动态分析设计方法介绍
• 1.3 机械动态分析设计技术的发展过程和应用现状
• 1.4 机械动态设计的实质和研究热点
• 1.4.1 机械动态设计的实质内容
• 1.4.2 目前动态设计理论研究的欠缺和热点
• 1.5 本课题研究的意义、任务和研究方法
• 1.5.1 本课题研究的意义和任务
• 1.5.2 本课题选用的方法和具体实施步骤
• 第二章 实验样机的结构设计及动态分析参数确定
• 2.1 冲击振动压路机的工作原理
• 2.2 冲击振动压路机实验样机的静力学设计
• 2.2.1 实验样机的性能和设计要求
• 2.2.2 实验样机的运动原理设计
• 2.2.3 实验样机的静力结构设计
• 2.3 冲击振动压路机实验样机的动力学参数计算
• 2.3.1 简谐载荷力学模型的计算
• 2.3.2 机架所受冲击载荷的计算
• 2.3.3 机架所受载荷的等效力学模型的建立
• 第三章 实验样机有限元模型的建立
• 3.1 有限元方法介绍
• 3.1.1 连续系统离散化的有限元方法理论
• 3.1.2 机械系统结构有限元离散化和动力学分析的基本原理
• 3.1.3 有限元方法的条件、单元类型和数学问题
• 3.1.4 有限元动力学分析方法与其它方法的联系和区别
• 3.2 有限元法动态分析的目的和内容
• 3.2.1 有限元模态分析
• 3.2.2 有限元谐响应分析
• 3.2.3 有限元瞬态动力学分析
• 3.2.4 有限元法动态分析的基本步骤
• 3.3 ANSYS 有限元软件简介及动力学分析
• 3.4 实验样机ANSYS 有限元模型的建立
• 第四章 实验样机的动力学分析
• 4.1 实验样机的模态分析
• 4.1.1 机架振动模态参数分析
• 4.1.2 模态分析小结
• 4.2 实验样机的有限元谐响应分析
• 4.2.1 样机所受简谐载荷及其加载
• 4.2.2 谐响应分析位移频率结果
• 4.2.3 机架整体变形情况及应力分析
• 4.2.4 谐响应分析小结
• 4.3 冲击载荷作用下机架的瞬态动力学分析
• 4.3.1 冲击载荷状态及其加载
• 4.3.2 冲击状态下机架的瞬态响应分析
• 4.4 冲击振动复合激励载荷状态下样机的瞬态动力学分析
• 4.4.1 冲击振动复合激励载荷形式
• 4.4.2 复合加载状态下样机的瞬态响应
• 4.4.3 瞬态动力学分析小结
• 第五章 样机机架的结构修改与再分析
• 5.1 结构的欠缺与改进
• 5.2 动态特性再分析
• 5.2.1 模态参数的改进
• 5.2.2 谐响应参数的改进
• 5.2.3 瞬态响应的参数的改进
• 5.2.4 结构改进后动态特性分析小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢
• 个人信息