全自动压药机力学问题建模及分析

论文题目: 全自动压药机力学问题建模及分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 固体力学

作者: 刘文波

导师: 何蕴增

关键词: 压药机,圆柱壳局部拉伸塑性失稳,大变形有限元分析

文献来源: 哈尔滨工程大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本课题是兵器“十五”预研重点攻关项目“火工品自动装配与检测技术研究”的一部分。在整个火工品自动装配生产过程中,雷管自动压药是火工品生产中必不可少的关键技术环节,我国该环节一直处于人工或半自动化落后状况,严重制约着整个火工品装配自动化水平的提高,成为火工品自动装配中的一个“瓶颈”问题。相关的力学问题是成功设计重要部分,本课题在旨在解决工程关键问题的同时,探讨结构局部拉伸塑性失稳问题的研究思路和方法,为火工品自动装配装备设计与使用的安全性、可靠性提供理论保证。本文采用有限元分析软件包ANSYS比较了不同雷管壁厚、药量和加载位移时的弹塑性大变形解,为自动装配的设计与使用提供理论依据,对于指导类似实际工程有很大的意义。本文所处理的模型属于既有材料非线性,又有几何非线性,同时还是状态非线性。分析比较了六种不同的工况下的计算与仿真结果,根据局部拉伸塑性失稳点产生的条件及其特点,通过圆柱雷管壳的应变场、应力场、雷管径向位移和冲头位移等力学场对失稳过程加以监控,从而保证雷管的压药质量和整个生产的安全性。圆柱薄壳在各行业中都有广泛应用,但分析和设计方法相对不足,成为近年来研究的热点之一。本文进一步加深了对这类构件实际工作特性的认识,为指导设计提供更多的依据。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 课题背景、选题及研究意义

1.1.1 课题的背景

1.1.2 自动压药机的工作原理

1.2 本文研究内容和方法

1.2.1 受内压作用的圆柱壳局部拉伸塑性失稳问题的力学分析

1.2.2 大应变本构关系的研究及国内外发展现状

1.3 有限元分析软件包ANSYS简介

1.3.1 功能和结构

1.3.2 处理、计算和分析过程

1.4 本文的主要研究内容

第二章大应变弹塑性本构理论及有限单元法理论基础

2.1 大应变弹塑性本构理论基础

2.1.1 大应变应力应变描述

2.1.2 虚功方程

2.1.3 本构方程

2.1.4 刚度矩阵

2.2 有限元方法分析过程概述

2.2.1 有限元法原理

第三章实心圆轴扭转测定本构关系的概念和方法

3.1 大变形下Prandtl-Reuss理论Huchinson本构方程

3.2 实心圆轴扭转试验绘制应力应变曲线方法简介

3.2.1 剪切的“真实”应力、“真实”应变

3.2.2 γ可作为有限应变的度量

3.2.3 有限应变下剪切与拉伸应力应变间的关系

3.3 以τ~ —γ~ 曲线确定有限应变本构关系

3.3.1 等向硬化大应变J_2增量流动理论简介

3.3.2 变形和运动分析

3.3.3 应力分析

3.3.4 确定h函数

3.4 举例及分析

第四章大应变弹塑性力学场的耦合有限元建模

4.1 材料建模

4.1.1 整体模型介绍

4.1.2 火药的力学特性

4.1.3 雷管壳的材料建模

4.1.4 冲子的材料建模

4.2 网格划分

4.2.1 普通的网格划分模型

4.2.2 网格细化的影响

4.3 介质接触表面的连接模式

4.4 边界条件简化

4.5 本章小结

第五章圆柱局部塑性失稳计算及结果研究分析

5.1 圆柱内压壳的局部塑性失稳的概念

5.2 圆柱局部塑性失稳典型工况计算

5.3 对圆柱壳局部拉伸塑性失稳临界状态的实验验证

第六章圆柱壳局部拉伸塑性失稳临界状态正交计算及影响因素分析

6.1 火药装药量的影响

6.2 圆柱壳厚度的影响

6.3 火药材料参数的影响

6.4 火药与雷管间摩擦系数的影响

6.5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间所取得的研究成果

致谢

个人简历

发布时间: 2005-10-21

全自动压药机力学问题建模及分析

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