含裂紋構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、連桿機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力部件廣泛用于各類機(jī)器中，由于各種因素的影響，連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件常產(chǎn)生裂紋，裂紋存在不僅改變了裂紋尖端區(qū)域的應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)，同時(shí)影響到連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，這些裂紋若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)可能使裂紋迅速擴(kuò)展而引起構(gòu)件斷裂，這將會(huì)對(duì)機(jī)器造成毀滅性的損傷，連桿機(jī)構(gòu)是由各構(gòu)件組成的有機(jī)整體，在分析裂紋對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性影響時(shí)，十分有必要將各構(gòu)件作彈性體來分析其產(chǎn)生裂紋后的動(dòng)態(tài)特性，這對(duì)分析振動(dòng)對(duì)裂紋的影響以及裂紋識(shí)

2、別具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值，本文研究的就是要解決含裂紋構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性問題。
　　 本文根據(jù)有限元理論、振動(dòng)理論及斷裂力學(xué)理論，建立含裂紋梁?jiǎn)卧膭?dòng)力學(xué)模型。首先，應(yīng)用有限元位移法，得到裂紋梁?jiǎn)卧膭?dòng)能和彈性勢(shì)能，再結(jié)合斷裂力學(xué)理論求得裂紋擴(kuò)展釋放的應(yīng)變能，然后推導(dǎo)出開裂紋梁?jiǎn)卧膭?shì)能及呼吸裂紋梁?jiǎn)卧膭?shì)能表達(dá)式，最后，利用哈密爾頓原理，建立了包含開裂紋和呼吸裂紋的裂紋梁?jiǎn)卧膭?dòng)態(tài)方程。采用有限元理論，將連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件

3、劃分為若干個(gè)梁?jiǎn)卧Ｐ?，梁?jiǎn)卧獌?nèi)無裂紋為無裂紋梁?jiǎn)卧Ｐ停簡(jiǎn)卧獌?nèi)有裂紋，即為裂紋梁?jiǎn)卧Ｐ?，并求得各單元的相?yīng)坐標(biāo)協(xié)調(diào)矩陣和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，將建立的裂紋梁?jiǎn)卧Ｐ秃蜔o裂紋梁?jiǎn)卧Ｐ偷母鲉卧?，得到含裂紋構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。利用多尺度法對(duì)含裂紋構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行非線性參激振動(dòng)研究。研究表明，含裂紋構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)存在非線性裂紋參數(shù)激勵(lì)和外激勵(lì)，裂紋參數(shù)激勵(lì)由呼吸裂紋模型表面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的;外激勵(lì)是由系統(tǒng)自激慣性力產(chǎn)生的;在呼吸裂

4、紋參數(shù)激勵(lì)和外激勵(lì)聯(lián)合作用下系統(tǒng)將產(chǎn)生參激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)相耦合的現(xiàn)象。綜合應(yīng)用隱式時(shí)間積分框架與修改的牛頓迭代算法，得到非線性振動(dòng)方程組的求解迭代框架。首先，仿真計(jì)算含裂紋懸臂梁和含裂紋簡(jiǎn)支梁兩個(gè)簡(jiǎn)單梁結(jié)構(gòu)的固有頻率值，通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證建立裂紋梁?jiǎn)卧Ｐ头椒ǖ恼_性，其次，仿真計(jì)算了含裂紋的四連桿機(jī)構(gòu)的固有頻率值及振型，并通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，證明含裂紋構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)建模方法的正確性，最后，仿真計(jì)算含裂紋四連桿機(jī)構(gòu)在勻速運(yùn)轉(zhuǎn)下的時(shí)