金刚石圆锯片结构静力学分析及优化

发布时间：2020-06-21 21:14

【摘要】：金刚石圆锯片主要用于加工石材等脆性材料,其直径远远大于厚度,是典型的薄板结构,使得刚度有限,其质量的好坏直接影响生产成本。金刚石圆锯片在工作过程中产生的噪声,会严重影响操作人员的健康;此外,锯片工作环境大都比较恶劣,若在工作过程中发生断裂,将在很大程度上威胁工作人员的生命和财产安全。本文主要从结构静力学方面对金刚石圆锯片进行研究。实验测量不同种类金刚石圆锯片在外力作用下基体的应变量,通过对比不同参数的金刚石圆锯片的应变结果,探讨各种参数对其刚度的影响。然后用ANSYS对锯片进行拓扑优化,以求找到金刚石圆锯片的降噪方案。课题研究内容分为以下三部分:(1)金刚石圆锯片的应变分析。利用DH3818静态应力应变测试仪进行实验研究,实验测得在不同外力作用下不同种类金刚石圆锯片的应变数据,通过分析实验数据得出结论:随着外力逐渐变大,金刚石圆锯片的应变也在变大,成正比关系;在齿数相同的情况下,金刚石圆锯片的刚度与直径成正比;在直径相同的情况下,金刚石圆锯片的刚度同齿数成反比。并设计正交实验,通过极差分析、方差分析,得出结论:直径对金刚石圆锯片刚度的影响要大于齿数对其的影响。(2)通过三维建模软件SolidWorks对金刚石圆锯片进行三维建模,利用ANSYS中结构静力学分析模块对金刚石圆锯片进行了有限元结构静力学分析,提取在不同外力状态下对应的金刚石圆锯片基体的应变值。并与静力实验得到的应变结果相对比,结果的相对误差很小,大都在5%之内,由此证明了有限元所建立的模型的正确性。因此利用该模型可代替试验对金刚石圆锯片进行进一步的分析。(3)金刚石圆锯片的优化设计。利用ANSYS中的拓扑优化功能,对金刚石圆锯片的三维模型进行拓扑优化,根据优化结果,试制出新结构的金刚石圆锯片。经过再次实验测量,相比较无孔锯片,仍满足刚度要求,且优化后锯片噪声最大可以降低5.08%。论文通过分析金刚石圆锯片的结构静力学特性,为锯片设计提供理论依据和数据参考;拓扑优化方法的成功应用,对锯片的生产制造有一定的参考价值。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O342
【图文】：

图１－１工作中的矿山金刚石圆锯片逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉａｍｏｎｄ邋ｃｉｒｃｕｌａｒ邋ｓａｗｓ邋ｉｎ邋ｍｉｎｅｓ逡逑

图１－３金刚石圆锯片结构参数逡逑

【参考文献】

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本文编号：2724649