柔性圓柱桿接觸碰撞實驗研究.pdf

1、本文對兩柔性圓柱桿縱向接觸碰撞問題進行實驗研究。為了深入研究接觸碰撞過程中物體的動力學響應，設計了柔性體之間接觸碰撞的實驗方案，利用鋁的導電性精確地測量碰撞的接觸時間，利用激光多普勒測振儀非接觸地測量接觸碰撞過程中柔性桿上各點的速度響應，同時通過動態(tài)應變技術測量出接觸點附近的應變變化歷程。實驗結果揭示了碰撞過程中桿上各點速度響應形成彈性波的傳播和反射現(xiàn)象，說明柔性桿中具有明顯的彈性波傳播效應。將實驗結果與Hertz接觸模型和FEM-λ仿

2、真計算結果進行對比，Hertz接觸模型由于只考慮接觸端局部變形而未考慮彈性波在桿中的傳播效應，因此在處理柔性體之間的接觸碰撞問題時并不適用，而FEM-λ模型由于考慮到彈性波的傳播效應，因此其計算結果與實驗結果吻合得很好。 本文的具體研究內容如下： 第一章為緒論，介紹了柔性多體系統(tǒng)接觸碰撞動力學實驗研究的工程背景和研究意義，綜述了國內外研究的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了目前人們還沒有解決或沒有完全解決的問題和解決這些問題所存在的難點，

3、并提出了本文的研究任務。 第二章介紹本文設計的兩柔性桿接觸碰撞實驗方案，和實驗中所采用的接觸碰撞實驗平臺，以及接觸時間測量裝置。并驗證了本文實驗具有良好的重復性以及實驗結果的正確性。 第三章首先闡述接觸時間的精確測量對于建模理論研究的重要意義，然后開展對柔性多體系統(tǒng)接觸時間的研究，介紹接觸時間測量裝置的原理以及測量結果，研究了不同碰撞初速度和不同材料情況下的柔性桿之間碰撞的接觸時間，由于桿1碰撞端加工成半球形圓頭，使得實

4、際接觸時間要大于一維桿的理論接觸時間，而使用二維有限元方法計算的接觸時間則與實驗結果比較接近。 第四章主要研究了接觸過程中系統(tǒng)的動力學響應，包括速度響應，加速度響應和接觸點附近的應變響應，對碰撞的動力學響應進行分析，揭示了碰撞過程中彈性波在柔性桿中的傳播和反射現(xiàn)象，說明柔性多體系統(tǒng)接觸碰撞問題中彈性波的傳播效應不能忽略。通過實驗結果與Hertz接觸模型和FEM-λ模型的計算結果進行對比，說明Hertz接觸模型在處理柔性體之間接觸