含裂紋構(gòu)件的連桿機構(gòu)動態(tài)特性研究.pdf

1、連桿機構(gòu)作為動力部件廣泛用于各類機器中，由于各種因素的影響，連桿機構(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，同時影響到連桿機構(gòu)的動態(tài)特性，這些裂紋若不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，連桿機構(gòu)運動產(chǎn)生的振動可能使裂紋迅速擴展而引起構(gòu)件斷裂，這將會對機器造成毀滅性的損傷，連桿機構(gòu)是由各構(gòu)件組成的有機整體，在分析裂紋對連桿機構(gòu)的動態(tài)特性影響時，十分有必要將各構(gòu)件作彈性體來分析其產(chǎn)生裂紋后的動態(tài)特性，這對分析振動對裂紋的影響以及裂紋識

2、別具有重要的理論意義和實用價值，本文研究的就是要解決含裂紋構(gòu)件的連桿機構(gòu)動態(tài)特性問題。
　　 本文根據(jù)有限元理論、振動理論及斷裂力學(xué)理論，建立含裂紋梁單元的動力學(xué)模型。首先，應(yīng)用有限元位移法，得到裂紋梁單元的動能和彈性勢能，再結(jié)合斷裂力學(xué)理論求得裂紋擴展釋放的應(yīng)變能，然后推導(dǎo)出開裂紋梁單元的勢能及呼吸裂紋梁單元的勢能表達式，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單元的動態(tài)方程。采用有限元理論，將連桿機構(gòu)的構(gòu)件

3、劃分為若干個梁單元模型，梁單元內(nèi)無裂紋為無裂紋梁單元模型，梁單元內(nèi)有裂紋，即為裂紋梁單元模型，并求得各單元的相應(yīng)坐標(biāo)協(xié)調(diào)矩陣和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，將建立的裂紋梁單元模型和無裂紋梁單元模型的各單元集成，得到含裂紋構(gòu)件的連桿機構(gòu)動力學(xué)模型。利用多尺度法對含裂紋構(gòu)件的連桿機構(gòu)模型進行非線性參激振動研究。研究表明，含裂紋構(gòu)件的連桿機構(gòu)系統(tǒng)存在非線性裂紋參數(shù)激勵和外激勵，裂紋參數(shù)激勵由呼吸裂紋模型表面運動產(chǎn)生的;外激勵是由系統(tǒng)自激慣性力產(chǎn)生的;在呼吸裂

4、紋參數(shù)激勵和外激勵聯(lián)合作用下系統(tǒng)將產(chǎn)生參激振動和強迫振動相耦合的現(xiàn)象。綜合應(yīng)用隱式時間積分框架與修改的牛頓迭代算法，得到非線性振動方程組的求解迭代框架。首先，仿真計算含裂紋懸臂梁和含裂紋簡支梁兩個簡單梁結(jié)構(gòu)的固有頻率值，通過與實驗結(jié)果對比，驗證建立裂紋梁單元模型方法的正確性，其次，仿真計算了含裂紋的四連桿機構(gòu)的固有頻率值及振型，并通過與實驗結(jié)果對比，證明含裂紋構(gòu)件的連桿機構(gòu)建模方法的正確性，最后，仿真計算含裂紋四連桿機構(gòu)在勻速運轉(zhuǎn)下的時