沖擊機(jī)械應(yīng)力波傳遞效率研究及在月壤采樣機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用.pdf

1、沖擊機(jī)械由于利用撞擊而能產(chǎn)生強(qiáng)度極大的力流，與相同功率下的靜壓機(jī)械相比，其結(jié)構(gòu)更為緊湊，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用并有著相似的動(dòng)作原理：即沖錘部件在重力、液壓、或蒸汽等力的作用下加速運(yùn)動(dòng)，并以一定的速度撞擊工作對(duì)象，使得工作對(duì)象發(fā)生位移、變形和破壞。
　　傳統(tǒng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析將機(jī)械零部件作為剛體或質(zhì)點(diǎn)，忽略了介質(zhì)微單元體的慣性。波動(dòng)力學(xué)理論考慮了以毫秒甚至納秒計(jì)短暫時(shí)間尺度上發(fā)生的運(yùn)動(dòng)參量顯著變化，是沖擊機(jī)械系統(tǒng)能量傳遞過程分析所必

2、須依賴的力學(xué)基礎(chǔ)。
　　受空間環(huán)境下月壤采樣機(jī)構(gòu)能源供給的限制，本文立足于一般化的沖擊機(jī)械模型，在假定巖土動(dòng)態(tài)加載剛度一定的條件下分析比較了不同入射波形對(duì)巖土介質(zhì)作功過程中能量傳遞效率情況；以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)指數(shù)應(yīng)力波形為目標(biāo)，基于一維波動(dòng)力學(xué)理論并使用函數(shù)法對(duì)沖錘部件的波阻抗進(jìn)行反演設(shè)計(jì)；使用正解計(jì)算和有限元仿真的方法驗(yàn)證反演設(shè)計(jì)的正確性；首次提出假設(shè)脫離法，基于線性疊加原理，分析了沖錘與擊桿間的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析了沖錘幾何外形無(wú)量綱

3、參數(shù)影響下能量傳遞效率和沖錘沖擊效率的變化規(guī)律并計(jì)算相關(guān)的最優(yōu)參數(shù)。
　　入射波在變波阻抗或是變截面桿形部件傳播過程中必然會(huì)有反射波的產(chǎn)生。本文以應(yīng)力波在變波阻抗桿形部件的透反射規(guī)律為研究對(duì)象，利用頻域分析法及有限元程序，在擊桿兩端波阻抗比值給定且一端受到?jīng)_擊載荷的情況下對(duì)不同波阻抗方案的能量透射效率給予分析與比較；使用泛函極值問題的變分法，兼顧能量透射效率，求解得到反對(duì)稱波阻抗條件下使擊桿部件具有質(zhì)量最小的平原式幾何方案；比較分