柔性圓柱桿接觸碰撞實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文對(duì)兩柔性圓柱桿縱向接觸碰撞問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。為了深入研究接觸碰撞過(guò)程中物體的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，設(shè)計(jì)了柔性體之間接觸碰撞的實(shí)驗(yàn)方案，利用鋁的導(dǎo)電性精確地測(cè)量碰撞的接觸時(shí)間，利用激光多普勒測(cè)振儀非接觸地測(cè)量接觸碰撞過(guò)程中柔性桿上各點(diǎn)的速度響應(yīng)，同時(shí)通過(guò)動(dòng)態(tài)應(yīng)變技術(shù)測(cè)量出接觸點(diǎn)附近的應(yīng)變變化歷程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了碰撞過(guò)程中桿上各點(diǎn)速度響應(yīng)形成彈性波的傳播和反射現(xiàn)象，說(shuō)明柔性桿中具有明顯的彈性波傳播效應(yīng)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Hertz接觸模型和FEM-λ仿

2、真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，Hertz接觸模型由于只考慮接觸端局部變形而未考慮彈性波在桿中的傳播效應(yīng)，因此在處理柔性體之間的接觸碰撞問(wèn)題時(shí)并不適用，而FEM-λ模型由于考慮到彈性波的傳播效應(yīng)，因此其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。 本文的具體研究?jī)?nèi)容如下： 第一章為緒論，介紹了柔性多體系統(tǒng)接觸碰撞動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的工程背景和研究意義，綜述了國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了目前人們還沒(méi)有解決或沒(méi)有完全解決的問(wèn)題和解決這些問(wèn)題所存在的難點(diǎn)，

3、并提出了本文的研究任務(wù)。 第二章介紹本文設(shè)計(jì)的兩柔性桿接觸碰撞實(shí)驗(yàn)方案，和實(shí)驗(yàn)中所采用的接觸碰撞實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以及接觸時(shí)間測(cè)量裝置。并驗(yàn)證了本文實(shí)驗(yàn)具有良好的重復(fù)性以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性。 第三章首先闡述接觸時(shí)間的精確測(cè)量對(duì)于建模理論研究的重要意義，然后開(kāi)展對(duì)柔性多體系統(tǒng)接觸時(shí)間的研究，介紹接觸時(shí)間測(cè)量裝置的原理以及測(cè)量結(jié)果，研究了不同碰撞初速度和不同材料情況下的柔性桿之間碰撞的接觸時(shí)間，由于桿1碰撞端加工成半球形圓頭，使得實(shí)

4、際接觸時(shí)間要大于一維桿的理論接觸時(shí)間，而使用二維有限元方法計(jì)算的接觸時(shí)間則與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近。 第四章主要研究了接觸過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，包括速度響應(yīng)，加速度響應(yīng)和接觸點(diǎn)附近的應(yīng)變響應(yīng)，對(duì)碰撞的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行分析，揭示了碰撞過(guò)程中彈性波在柔性桿中的傳播和反射現(xiàn)象，說(shuō)明柔性多體系統(tǒng)接觸碰撞問(wèn)題中彈性波的傳播效應(yīng)不能忽略。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Hertz接觸模型和FEM-λ模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明Hertz接觸模型在處理柔性體之間接觸