交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性研究

作     者：丁元文 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁问司

授予年度：2015年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：气动冲击锤 模型 应力波 瞬态冲击特性 

摘      要：交变气动冲击锤是一类应用广泛的手持式气动冲击机械。目前,国内对交变气动冲击锤的研究还不够充分,有关交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性和智能化控制方面的研究还相当少,总体研究水平落后于一般机械系统。基于此,本论文从波动力学理论出发,就交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性展开了较为系统的研究。首先,论文应用一维应力波特征线法对交变气动冲击锤冲击系统中的柔性杆撞击问题进行了理论分析,探究了冲击部件之间瞬态波的传播过程和撞击接触面撞击力的变化规律。其次,论文基于显式动力学分析程序LS-DYNA对交变气动冲击锤瞬态冲击动力特性进行了仿真计算,重点分析了钎具直径、活塞初始冲击速度和工作介质性质对撞击接触面撞击力和活塞冲击反弹速度的影响,揭示了不同属性工作介质的动态凿入过程,并在此基础上提出了工作介质特征辨识方法。最后,论文通过试验,研究了活塞冲击反弹状态与工作介质物理特性之间的关系,验证了数值模拟结果的正确性和工作介质特征辨识方法的可行性。研究结果表明,不同物理特性的工作介质对应的交变气动冲击锤瞬态冲击特性也不同。因此,在交变气动冲击锤实际作业过程中,可根据其活塞的冲击反弹状态间接地预测或实时地辨识工作介质特征。研究结论为进一步研究交变气动冲击锤以及同类型冲击机械的智能辨识和最优控制提供了一定的理论依据。