潜孔冲击器活塞的疲劳寿命有限元ANSYS分析

潜孔冲击器活塞的疲劳寿命有限元ANSYS分析(任务书,开题报告,毕业论文说明书25000字,CAD图纸1张)
[摘要]近年来，我国政府对基础设施建设的投入力度也非常大，由此带动了潜孔冲击器相关技术和设备的快速发展。活塞是潜孔冲击器的重要组成部件之一，潜孔冲击器寿命以及产品质量的优劣很大程度依活塞的质量及其寿命而定。目前，大多数生产厂家都是凭借经验来设计和生产制造活塞，没有科学的依据，同时，在实际工程应用的过程中，经常发生潜孔冲击器活塞断裂的问题，这个问题不仅给工程应用造成了巨大的经济损失，而且生产厂家也迫切希望优化潜孔冲击器活塞的结构参数来提高其性能。因此，对潜孔冲击器活塞断裂问题的研究是有着十分重要的现实意义。
本文用有限元软件ANSYS的动态分析模块LS-DYNA进行了动态仿真模拟，得出了活塞最为危险的部位，并且结合断裂力学理论和Paris疲劳寿命公式来预测潜孔冲击器活塞的疲劳寿命。

[关键词]潜孔冲击器，活塞，疲劳寿命
 
Fatigue life analysis of the piston of the submersible piston
[Abstract]In recent years, the investment of Chinese government in infrastructure construction strength is also very big, driving the rapid development of DTH related technology and equipment. Piston is one of important components of DTH hammer, the life and the quality of the products largely depends on the quality and service life of the piston. At present, most manufacturers are relying on experience to design and manufacture the piston, and this is no scientific basis. At the same time, in the process of practical engineering application, DTH hammer piston often fractures, and the problem is not only caused huge economic losses to the engineering application, structure parameters and manufacturers are also necessary for optimization of DTH hammer piston to improve its performance . Therefore, to research the problem of piston fracture of DTH percussion is having very important real sense .
This article use dynamic analysis module of finite element software ANSYS ls-dyna to simulate dynamic simulation, the piston is obtained of the most dangerous place, and combining the theory of fracture mechanics and fatigue life of Paris formula to predict the fatigue life of DTH impacter piston.

[Key words] DTH impacter, piston , fatigue life

课题研究内容
本课题针对潜孔冲击器活塞在使用的过程中经常出现断裂的问题，结合有限元分析方法和线弹性断裂力学的基础知识，运用大型通用软件ANSYS的动态分析模块LS-DYNA，由于活塞在工作工程中高频高速冲击钻头，响应往往与静载下的有显著不同，其结构可能发生大变形，材料可能进入塑性状态，这是一涉及几何非线性的动态响应，通常难以用传统的理论计算和分析方法来解决，有限元是一种高效的工程数值分析方法，进行仿真分析能很好的模拟冲击作用过程，因此必须采用动态力学分析。
在运用有限元动态仿真模拟进行了对活塞的应力分析，结合Paris疲劳寿命公式预测活塞的疲劳寿命，为现场潜孔冲击器的使用方法以及活塞的结构设计提供了一定的理论依据和参考。
(1)活塞的动态仿真有限元分析
利用ANSYS的动态分析模块LS-DYNA分析活塞在不同的工作条件下，即不同的冲击末速度下的活塞的应力、应变变化情况，确定活塞的危险的关键部位；在某一冲击末速度下，不同的结构尺寸参数，即活塞厚度、倒圆角半径对应力、应变等的影响规律；
(2)活塞疲劳寿命的预测
根据线弹性断裂力学的基础理论，分析活塞的裂纹源位置、裂纹的临界长度等，基于Paris公式得到修正的疲劳寿命预测公式。分析不同工况、不同裂纹形态下疲劳寿命的变化规律。
 

目  录
1 绪论    1
1.1 课题研究背景及意义    1
1.2 潜孔冲击器的应用及结构简介    1
1.3 活塞的失效形式    3
1.4 活塞国内外研究现状    5
1.5 课题研究内容    8
2 潜孔冲击器活塞的动态仿真模拟    10
2.1 ANSYS 简介    10
2.2 冲击器末速度对应力影响    11
2.3 不同结构位置应力    16
3 潜孔冲击器活塞的疲劳寿命预测及分析    21
3.1 疲劳的基本理论    21
3. 2潜孔冲击器活塞的疲劳寿命的预测    23
3. 3 潜孔冲击器活塞的疲劳寿命预测及分析    32
参考文献    37
致  谢    39