可知,装置发生小位移平动时,反力只与其平行方向的位移有关,即与无关、与无关;反力与位移之间呈线性关系,在无量纲坐标下线性段的斜率、只与外箱梁椭圆的结构系数有关,对于确定的椭圆形状,斜率确定;也意味着总数为个线性弹簧沿圆周均布时,椭圆型防撞圈的初始线性等效弹性系数在方向上相当于全体弹簧并联所起作用的,方向上相当于全体弹簧并联所起作用的;,都表示椭圆型防撞圈同一半轴方向上的等效弹性系数。另外,易知,所以外力方向与合位移方向不一致。
2.2.2、完整非线性平动-位移关系
在平动情况下,且满足(8)式下完整的关系由(9)式作数值积分获得,如图4所示。
由于在实际的防撞装置设计中,平动的位移,即,所以由图可以看出,用小变形下的一次力—位移关系能近似代替完整的非线性力—位移关系。
2.3、平衡扭矩—位移关系
当时,(10)式可以通过小参数展开,由于一次项展开为零,所以保留、二次项,略去二次以上各项,简化为:
(10-1)
图5为,时,不同平动位移下,与位移方向角之间的关系,由图中不难看出:当位移较小时,位移对于曲线影响不大,即可以认为平衡扭矩是位移的二次函数;当的整数倍,即位移为单纯的或方向,或者,即椭圆退化为圆时,,即平衡扭矩。毕业论文,等效弹性系数。
由图6易知,相同位移下,随着椭圆结构系数的增大,平衡扭矩先增大后减小。
3、单纯转动力学性能分析
在纯转动情况下,即,,时,由于椭圆关于轴、轴对称,所以在时,,即没有外加荷载,所以只考虑的关系即可。
3.1、无量纲化
引入无量纲扭矩,无量纲参数,(7)式可以化简为
(7-2)
其中:
可见,无量纲化后的等效“”曲线只与外箱梁结构参数,有关,而与外箱梁及弹簧的具体尺寸、,无关,也与弹簧圈密度和弹性系数无关。该结论由模型本身的几何相似性确定。
3.2、转角-扭矩关系
首先考虑的取值范围:在满足(9)式的情况下,完整的曲线由(8-2)式得到。
由图7可见,当5°时,近似是的三次函数,°时,近似为线性;随着增大、减小,曲线越陡,即装置越难转动。
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