冲击式压路机冲击轮的结构强度分析与优化设计

论文摘要

冲击式压路机是利用冲击碾压技术发明的一种新型的压实设备。不同于传统的压实设备,冲击式压路机由于结合冲击、滚压和搓揉功能,从而达到比传统的压实设备更好的压实效果。本文以YCT25型冲击式压路机为研究对象,利用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了压实土壤时冲击轮的结构强度和冲击力大小。有限元建模过程中,根据冲击轮的实际几何尺寸参数,对冲击轮的结构进行了合理的简化。本论文中,利用ANSYS/LS-DYNA软件中的无反射边界条件功能,用有限的计算区域来模拟实际的无限土壤模型。最后利用ANSYS经典模块的优化设计功能,在保证冲击力大小基本不变的前提下,对冲击轮的板厚进行参数化建模,并以冲击轮的体积为目标函数,对冲击轮进行结构的优化设计。综合以上研究,本文提出一种利用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对冲击式压路机冲击轮的结构进行分析的方法,能够较为快速地仿真出冲击轮的瞬时冲击力和结构的受力状态。分析的结果对冲击轮的设计和优化提供了实际参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 压实机械的发展概况
• 1.2.1 国外压路机发展概况
• 1.2.2 国内压路机发展概况
• 1.3 冲击式压路机简介
• 1.4 课题的提出
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 有限元理论综述
• 2.1 ANSYS/LS-DYNA简介
• 2.2 LS/DYNA显式算法的基本概念
• 2.3 LS-DYNA接触分析
• 2.3.1 LS-DYNA接触的概述
• 2.3.2 接触的定义方式
• 2.3.3 接触定义中注意的问题
• 2.4 ANSYS经典模块接触概念
• 2.5 本章小结
• 第三章 冲击轮结构分析
• 3.1 冲击式压路机几个重要参数的计算
• 3.1.1 冲击轮有效压实能量
• 3.1.2 冲击轮动态能量
• 3.1.3 冲击轮冲击频率
• 3.2 冲击轮有限元模型的建立
• 3.3 土壤非线性有限元模型的建立
• 3.4 系统约束和载荷的处理
• 3.4.1. 冲击轮角速度的施加
• 3.4.2. 土壤边界条件的处理
• 3.5 冲击轮结构强度分析
• 3.5.1 不同工况下冲击轮结构强度分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 冲击轮的优化设计
• 4.1 优化设计概述
• 4.1.1 优化设计的数学模型
• 4.1.2 优化设计的迭代过程
• 4.2 基于ANSYS的结构优化设计
• 4.3 冲击轮ANSYS优化结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 致谢