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考虑易损件悬挂系统跌落冲击动力学特性研究

李辉  
【摘要】:物流过程中,跌落冲击是产品损伤的主要原因之一,悬挂系统的几何非线性特性,一定程度上可降低跌落冲击引起的损伤。由于产品的损害最先发生在易损部件,因此研究考虑易损件的悬挂系统跌落冲击动力学特性,对物流过程产品的防护具有一定的应用价值。跌落冲击条件下,以考虑易损件的悬挂系统为研究对象,建立两自由度系统动力学模型;引入系统频率比、质量比以及阻尼比等无量纲参数,获得系统无量纲跌落冲击动力学方程。运用四阶龙格-库塔数值分析法求解动力学方程,获得跌落冲击条件下易损件的位移、加速度响应,分析系统悬挂角、频率比、阻尼比和质量比等相关参数对跌落冲击响应的影响。研究表明:相对线性系统,减小悬挂角度,可降低易损件加速度响应幅值,延长系统响应周期;选择较大的频率比,易损件跌落冲击响应幅值减小且较为稳定;适当的主体与基础连接处的阻尼比,可降低易损件加速度响应幅值;质量比较小时,随质量比增加易损件响应加速度峰值减少。引入系统参数和产品脆值,构建系统跌落损伤评价方程,获得易损件跌落破损边界曲线(面),探讨悬挂角度、频率比以及阻尼比等相关参数对易损件跌落破损边界的影响规律。研究表明:随系统悬挂角减小,易损件的安全区域增加,但位移响应幅值增加;易损件跌落破损边界对系统频率比敏感,较小的频率比时,安全区域较小且不稳定,当频率比的选取大于5时,易损件安全区域较大且较为稳定;系统存在主体与基础连接处最佳阻尼比值,当其阻尼比接近最佳阻尼比值时,易损件安全区域增加,但最佳阻尼比值将随频率比等参数值变化而变化;质量比较小时随质量比增加易损件破损区域减小。


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