4 “钢球-小尺寸镁合金杆”碰撞实验 15

4。1 实验设备及器材介绍 15

4。2 实验原理及方法 16

4。3 实验过程 20

4。4 实验结果的处理与分析 22

4。5 实验误差分析 26

5 使用 LS-DYNA 软件模拟 27

5。1 LS-DYNA 软件简介 27

5。2 LS-DYNA 仿真结果 27

5。3 仿真结果分析 30

结 论 31

致 谢 32

参 考 文 献 33

第 II 页 本科毕业设计说明书 

1 引言

1。1 课题的背景与意义

碰撞现象是现实生活中最常见的现象之一，在航空航天、机械制造、土木工程等许多领 域都存在着由间隙而导致的碰撞振动，例如飞船在对接时引起的碰撞、飞行器稳瞄系统的非 光滑性引起的碰撞振动、大型太阳能帆板由于关节间隙导致的碰撞振动、机械手臂在作业中 对产品的碰撞、海洋平台桩腿受到海冰往复挤压[1]时的碰撞等等。在动力学系统中，力学性 能会因为往复碰撞的不断积累而发生巨大改变从而引发难以想象的后果。因此，碰撞问题并 非我们想象的那样简单，即使是一个简单的碰撞动力学系统，深入研究下去，也会有意想不 到的发现。论文网

杆状结构作为工程中最常见的结构之一, 其撞击问题也是工程中最常见的力学问题。例 如,地基工程中的沉桩、打桩等可简化为刚体-杆撞击或者杆-杆撞击问题[2];在微纳米定位系统 中, 压电驱动定位系统的工作过程可采用阶梯杆撞击模型[3]；在地震作用下,相邻桥跨之间的 撞击可以采用杆-杆撞击模型[4]，桥跨与桥墩之间的撞击可以采用梁-杆撞击模型[5]；此外，在 汽车制造过程中，低速碰撞的检测对研究保险杠的安全性能也有着不可忽视的作用[6]。

本文根据上述背景对杆状结构的碰撞过程进行实验研究。

1。2 杆结构碰撞问题的研究现状与发展

1。3 本文的主要研究内容和创新点

本文的主要研究内容分为以下几个方面：

（1）设计制作多功能碰撞与发射实验装置，制定实验方案；

（2）制定测试实验所用杆状结构材料力学性能的方案，并设计制作试样；

（3）进行碰撞实验并记录数据，使用 Origin 软件进行图形绘制；

（4）使用 LS-DYNA 软件模拟杆-球碰撞，并记录数据；

（5）将实验结果与模拟结果进行比较，得出结论，进行总结。 本文的主要创新点时使用自主设计的实验装置，用微应变片和动态应变仪测量小尺寸金

属杆表面的应力应变变化。

2 实验装置的设计与制作