水下攻泥钎头工作特性的有限元分析

摘要

该文通过弹塑性有限元计算,研究了不下蠕动爬行机器人的关键部位-攻泥钎头的工作特性,考察了直行攻泥与转向攻泥时工作特性参数的变化规律,目的是为改进水下攻泥钎头的设计和自动控制提供基本理论依据.首先,对攻泥钎头在土体中的直行攻泥工作特性进行了计算分析,阐明了攻泥过程中、攻泥钎头前进限位块导致的弱化区对其直行工作特性的影响程序,并结合数据计算结果对模型试验结果进行了分析.为了改善攻泥钎头的直行工作特性,一方面是增加一个前进周期内的最大行程,但更重要的是在攻泥钎头尾部提供附加的以承反力防止其尾部回退.在攻泥钎头直行攻泥工作特性的有限元计算分析的基础上,又对攻泥钎头在土体中的转向攻泥工作特性进行了计算分析,得出了攻泥钎头的转向攻泥时转角随前进位移增加而变化的一般关系式,由于把前进位移作为参考量,转角与前进位移之间具有唯一对应的关系,此关系与土性参数的变化基本无关.依据该文得出的关系式,可以实现对攻泥纤头前进路线的规划与自动控制.

目录

文摘

英文文摘

第一章 综述

1.1课题的提出

1.2本课题的研究现状

1.3本文的工作

第二章 攻泥钎头直行攻泥时的有限元模型与相关参数

2.1攻泥钎头直行攻泥的有限元计算模型

2.2土性参数的选取

2.3计算使用的本构模型简介

第三章 攻泥钎头直行攻泥时的工作特性

3.1攻泥钎头前进10cm时的工作特性

3.2攻泥钎头前进20cm时的工作特性

3.3直行攻泥时的模型试验

第四章 攻泥钎头转向攻泥时的有限元模型与相关参数

4.1转向攻泥的有限元计算模型

4.2计算使用的土体本构关系

4.3土性参数的选取

第五章 攻泥钎头转向攻泥时的工作特性

5.1与竖直方向成0°角竖直向下攻泥

5.2与竖直方向成15°角倾斜向下攻泥

5.3与竖直方向成45°角倾斜向下攻泥

5.4与竖直方向成90°角水平向前攻泥

5.5与竖直方向成45°角倾斜向上攻泥

5.6与竖直方向成15°角倾斜向上攻泥

第六章 结语

参考文献

致谢