Ls-Dyna模拟分析：高能射流式冲击器活塞杆应力优化

"王福平等人在2016年的研究中，探讨了基于Ls-Dyna软件对高能射流式冲击器活塞杆回程应力的分析与优化。他们针对实际钻探中活塞杆尾部经常出现的塑性变形问题，旨在改进活塞杆设计以提升冲击器的工作效率和整体寿命。通过使用Ls-Dyna进行非线性动力学仿真，模拟活塞杆回程撞击缸体的过程，并进行了室内实验。研究发现，当冲击末速度为4米/秒时，活塞杆在撞击瞬间尾部的应力集中达到3339.28 MPa，这是造成损坏的原因。经过优化，将活塞杆上下端直径比例设为17/16，尾部圆弧直径改为60毫米，活塞杆内部的应力集中值降低至1419.66 MPa，减少了约58%。优化后的活塞杆在试验中表现出显著的耐用性和使用寿命提升。该研究的关键点包括射流式冲击器的应力分析、Ls-Dyna的运用、活塞杆的结构优化以及塑性变形的控制。" 这篇论文详细介绍了在高能射流式冲击器应用中活塞杆面临的挑战，即尾部塑性变形问题。活塞杆是冲击器的关键部件，其性能直接影响到设备的整体效能和使用寿命。研究人员采用Ls-Dyna这款强大的非线性动力学仿真工具，模拟活塞杆在回程过程中撞击缸体的情况，以理解应力分布和集中现象。通过对原始设计的分析，他们发现在特定冲击速度下，活塞杆尾部的应力集中可能导致材料破坏。 为了解决这个问题，他们提出了优化方案，调整了活塞杆的几何尺寸，如改变上下端的直径比例和尾部圆弧直径。这些改进有效降低了应力集中，从而减少活塞杆的损伤可能性。通过室内试验，优化后的活塞杆显示出了明显的性能提升，其耐用性和使用寿命得到了显著增强。 这项研究对于高能射流式冲击器的设计和工程实践具有重要意义，它展示了如何通过数值模拟和结构优化来解决实际工程问题，同时提供了关于应力分析和结构改进的具体方法。对于从事地质钻探、机械工程或者相关领域的研究人员来说，该论文提供了有价值的参考和指导。