基于损伤力学的凿岩机活塞疲劳寿命仿真研究

针对传统的断裂力学无法定量估算液压凿岩机活塞的疲劳裂纹萌生寿命,对冲击活塞运用损伤力学-有限元仿真方法进行疲劳裂纹萌生寿命仿真研究。首先运用Ansys软件对冲击系统进行动力学分析,得出冲击碰撞过程中活塞的应力应变变化规律并确定危险点位置为活塞端面靠近外圆处,随后提取危险点处的应力应变谱响应,结合材料S-N曲线和损伤力学理论,构建损伤演化方程和损伤场与应力应变场的耦合方程,使用损伤力学-有限元方法进行联合仿真,得出活塞疲劳损伤的演化规律呈指数型增长,预估出活塞的疲劳裂纹萌生寿命,给实际生产的活塞设计、制造及热处理工艺等提供了一定的指导,并为评估冲击类构件的疲劳寿命提供了新的分析思路。

基于ANSYS/LS-DYNA液压凿岩工作参数的最优值及关联性研究

为充分认识影响凿岩速度的主次因素,合理地设定工作参数以提高凿岩速度,根据岩石破碎理论及波动力学构建数学模型,得出冲击力、轴推力及转钎速度工作参数的取值依据。在此基础上,基于ANSYS/LSDYNA仿真软件,采用单一变量法进行最优值仿真分析,验证理论研究结果 ,根据L9(34)正交规则表进行关联度分析,得出影响凿岩速度的敏感因素。最后进行实验研究,验证理论及仿真结果的准确性。结果表明:冲击力无最优值,冲击力值越大,凿岩速度越快;在一定冲击力及冲击频率下,轴推力及转钎速度存在最优值。冲击能与凿岩速度的灰色绝对关联度最大,即冲击能的改变对凿岩速度影响最大,其次是轴推力,转钎速度对凿岩速度影响最小。