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第一章 绪论 1

1.1 冲击机械概述 1

1.2 古典碰撞理论的局限性 3

1.3 波动力学分析的力学模型 5

1.3.1 基本元件 5

1.3.2 冲击系统 7

1.3.3 工作介质的动力学特性 8

1.3.4 冲击机械系统的性能指标 12

1.4 冲击机械系统动力学研究的简单回顾 12

参考文献 16

2.1.1 杆中纵波的控制方程 17

2.1 一维弹性杆的波动力学 17

第二章 波动力学理论与试验技术 17

2.1.2 波动方程的解析解 20

2.2 波动力学数值分析方法 24

2.2.1 特征线法 24

2.2.2 透反射关系法 28

2.3 冲击机械系统波动力学试验技术 31

2.3.1 冲击试验装置 32

2.3.2 冲击波动力学试验原理 35

2.3.3 测试及数据处理系统 38

2.3.4 力-位移曲线的测试 42

参考文献 45

3.1 等截面冲锤与杆撞击应力波 46

3.1.1 撞击应力波波形函数 46

第三章 冲锤与杆撞击的应力波及其传播研究 46

3.1.2 应力波波形特征分析 48

3.2 冲锤与杆撞击局部变形力学模型 51

3.2.1 线性模型的物理意义 52

3.2.2 撞击弹簧刚度 54

3.3 冲锤与杆间接撞击应力波 56

3.3.1 等截面冲锤 57

3.3.2 刚性冲锤 59

3.4 截面连续变化冲锤与杆撞击的特征线数值计算法 62

3.4.1 数学模型 62

3.4.2 特征线计算方法 63

3.4.3 数值计算程序 66

3.4.4 数值计算结果分析 67

3.5 应力波通过非弹性杆元件的传播 69

参考文献 76

第四章 冲击系统的波动力学分析 77

4.1 一元冲击系统的波动力学分析 77

4.1.1 系统的动力学方程 77

4.1.2 塑性介质下的系统动力学分析 80

4.1.3 弹性介质下的系统动力学分析 81

4.1.4 工程应用 83

4.2 二元冲击系统的波动力学分析 84

4.2.1 系统的动力学方程 85

4.2.2 粘塑性介质下的系统动力学分析 86

4.2.3 粘弹性介质下的系统动力学分析 88

4.2.4 工程应用 89

4.3 带弹簧的二元冲击系统波动力学分析 91

4.3.1 塑性介质下的系统动力学分析 92

4.3.2 弹性介质下的系统动力学分析 93

4.3.3 工程应用 94

4.4 冲击系统冲锤回弹的波动力学分析 95

4.4.1 冲锤与杆撞击回弹定性分析 96

4.4.2 冲锤回弹速度计算 97

4.4.3 讨论 102

参考文献 103

第五章 冲击机械系统的动态数值模拟 104

5.1 冲击机械系统的数值模拟方法 104

5.1.1 数值模拟原理 104

5.1.2 数值模拟程序 110

5.1.3 试验验证与分析 112

5.2 YYG90液压凿岩机数值模拟研究 114

5.2.1 冲击系统模型及其参数 114

5.2.2 模拟结果及分析 115

5.2.3 YYG90A液压凿岩机冲击活塞的改进 119

5.3 D12筒式柴油打桩锤数值模拟研究 120

5.3.1 冲击系统模型及其参数 120

5.3.2 模拟结果及讨论 122

参考文献 125

第六章 冲锤应力波反演设计方法及应用 126

6.1 冲锤应力波反演设计方法 126

6.1.1 冲锤与杆撞击的数学模型 126

6.1.2 反演计算方法 128

6.1.4 关于反演设计的讨论 131

6.1.3 反演设计程序 131

6.2 理想应力波和冲锤最优形状研究 134

6.2.1 理想应力波波形 135

6.2.2 冲锤的合理形状 138

6.3 岩石动态性能测试中的合理加载应力波波形及冲锤形状研究 140

6.3.1 理论分析 141

6.3.2 冲锤反演设计 142

6.3.3 试验结果 144

参考文献 145

第七章 冲击部件的强度设计 147

7.1 冲击部件的受力与失效分析 147

7.1.1 受力分析 147

7.1.2 失效形式分析 152

7.2.1 理论应力谱 156

7.2 冲击部件的应力谱 156

7.2.2 实测应力谱 157

7.2.3 讨论 157

7.3 冲击部件强度设计方法 160

7.3.1 疲劳强度校核 160

7.3.2 可靠性设计 162

7.4 冲击部件疲劳寿命估算 165

7.4.1 高应力低循环次数下的疲劳寿命估算 165

7.4.2 低应力高循环次数下的疲劳寿命估算 167

7.4.3 疲劳裂纹扩展寿命估算 168

7.5 延长冲击部件使用寿命的途径 170

参考文献 172

致谢 174