含裂紋構件的連桿機構動態(tài)特性研究.pdf

1、連桿機構作為動力部件廣泛用于各類機器中，由于各種因素的影響，連桿機構的構件常產生裂紋，裂紋存在不僅改變了裂紋尖端區(qū)域的應力、應變場，同時影響到連桿機構的動態(tài)特性，這些裂紋若不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，連桿機構運動產生的振動可能使裂紋迅速擴展而引起構件斷裂，這將會對機器造成毀滅性的損傷，連桿機構是由各構件組成的有機整體，在分析裂紋對連桿機構的動態(tài)特性影響時，十分有必要將各構件作彈性體來分析其產生裂紋后的動態(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件的連桿機構動態(tài)特性問題。
　　 本文根據(jù)有限元理論、振動理論及斷裂力學理論，建立含裂紋梁單元的動力學模型。首先，應用有限元位移法，得到裂紋梁單元的動能和彈性勢能，再結合斷裂力學理論求得裂紋擴展釋放的應變能，然后推導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，將連桿機構的構件

3、劃分為若干個梁單元模型，梁單元內無裂紋為無裂紋梁單元模型，梁單元內有裂紋，即為裂紋梁單元模型，并求得各單元的相應坐標協(xié)調矩陣和坐標轉換矩陣，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，得到含裂紋構件的連桿機構動力學模型。利用多尺度法對含裂紋構件的連桿機構模型進行非線性參激振動研究。研究表明，含裂紋構件的連桿機構系統(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生的;外激勵是由系統(tǒng)自激慣性力產生的;在呼吸裂

4、紋參數(shù)激勵和外激勵聯(lián)合作用下系統(tǒng)將產生參激振動和強迫振動相耦合的現(xiàn)象。綜合應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構的固有頻率值，通過與實驗結果對比，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的固有頻率值及振型，并通過與實驗結果對比，證明含裂紋構件的連桿機構建模方法的正確性，最后，仿真計算含裂紋四連桿機構在勻速運轉下的時