類橢圓截面伸縮臂接觸非線性探析及結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)研究的開題報(bào)告

類橢圓截面伸縮臂接觸非線性探析及結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)研究的開題報(bào)告一、選題背景與意義伸縮臂廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械裝置中，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)空間限制和造型設(shè)計(jì)限制下，機(jī)構(gòu)擴(kuò)展、收縮的需求。伸縮臂有著廣泛的應(yīng)用，例如建筑物中的升降機(jī)、橋梁中的等離子伸縮縫、汽車中的伸縮式車門以及軍事裝備中的伸縮支架等等。類橢圓截面伸縮臂是目前應(yīng)用較為廣泛的一種形式，其設(shè)計(jì)和制造的難點(diǎn)在于如何保證結(jié)構(gòu)的輕量化和強(qiáng)度。傳統(tǒng)的類橢圓截面伸縮臂設(shè)計(jì)大多采用經(jīng)驗(yàn)公式或試驗(yàn)方法，并沒有涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的計(jì)算和分析，同時(shí)其材料選型和制造方案也局限于現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的重量和成本較高，難以滿足當(dāng)今對(duì)于輕量化和高性能要求的需求。因此，基于非線性探析理論，結(jié)合結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)思想，對(duì)類橢圓截面伸縮臂進(jìn)行研究，探討其接觸非線性問題以及實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化的技術(shù)，對(duì)于提升伸縮臂結(jié)構(gòu)的性能和應(yīng)用價(jià)值具有重要的意義。二、研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵問題本研究的內(nèi)容主要圍繞如何確保類橢圓截面伸縮臂結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和輕量化兩個(gè)方面，具體包括以下內(nèi)容：1.接觸非線性問題的理論探析：對(duì)于類橢圓截面伸縮臂的接觸非線性問題進(jìn)行研究，建立相應(yīng)的非線性探析方法，分析接觸非線性因素對(duì)伸縮臂結(jié)構(gòu)的影響。2.結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方法的研究：研究伸縮臂結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)思想和方法，探究常規(guī)材料和現(xiàn)代高性能材料在類橢圓截面伸縮臂中的應(yīng)用，以期在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)重量的輕量化。3.數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：使用有限元軟件對(duì)設(shè)計(jì)的類橢圓截面伸縮臂進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)鍵問題包括如何建立合適的力學(xué)模型，如何考慮接觸非線性因素的影響，如何確定材料的力學(xué)參數(shù)，并確定合適的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。三、研究方法和技術(shù)路線本研究采用有限元方法和非線性探析理論相結(jié)合的研究方法，具體技術(shù)路線如下：1.建立類橢圓截面伸縮臂的有限元模型。2.對(duì)伸縮臂的接觸非線性問題進(jìn)行探析，建立非線性探析方法，利用ANSYS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。3.分析不同材料的力學(xué)性能，確定材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并建立材料力學(xué)模型。4.結(jié)合材料力學(xué)模型和非線性探析方法，探究類橢圓截面伸縮臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。5.對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的類橢圓截面伸縮臂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性。四、預(yù)期成果1.類橢圓截面伸縮臂接觸非線性問題的探析，建立相應(yīng)的非線性探析方法。2.結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方法和理論模型的研究，實(shí)現(xiàn)伸縮臂重量輕量化的設(shè)計(jì)。3.高性能材料在類橢圓截面伸縮臂結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究，擴(kuò)大了結(jié)構(gòu)制造的材料選擇范圍。4.設(shè)計(jì)出具有較好性能和輕量化特點(diǎn)的類橢圓截面伸縮臂，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。五、研究意義和應(yīng)用前景本研究通過建立類橢圓截面伸縮臂的非線性探析方法和輕量化設(shè)計(jì)理論模型，實(shí)現(xiàn)了伸縮臂結(jié)構(gòu)輕量化和性能改進(jìn)，為制造行業(yè)提