基于水下攻泥钎头工作特性的有限元分析

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1、天津大学硕士学位论文水下攻泥钎头工作特性的有限元分析姓名：冯士伦申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王建华2001.8.1摘要本文通过弹塑性有限元计算，研究了水下蠕动爬行机器人的关键部位一堕堡皇王煞的工作特性，考察了其直j弦温与转宜堕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Ij向程度，并结合数值计算结果对模型试验结果进行了分析。／得

2、到以下结论：在没有尾部附加支承力的条件下，攻泥钎头附近土体受其尾部前进限位块扰动后，残余强度越高，受扰动区距攻泥钎头越远，攻泥钎头的直行工作性态就越好。但是，攻泥钎头尾部的前进限位块肯定会发生回退，并且随着前进步数的增多回退量也有所增加，但最终将趋于稳定。／为了改善攻泥钎头的直行工作特性，一方面是si目Dn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支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橱的基础上，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

3、头转向攻泥时其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。依据本文得出的关系式，可以实现对攻泥钎头前进路线的规划与自动控制。关键词：水下机器人，攻泥机构，i攻$昏阮构与士相互作用，土与结构物相互作用，。AbstractInthispaper，theelastoplasticfiniteelementmethodisapplieditostudytheworkingbehaviorofthenlove．in．soilma

4、nipulatorthatisthekeypartoftheunderwatercreepingrobot．ThevariationofitsstraightandturningcharacteristicworkingparametersisanalyzedandsomeconclusionsarepresentedtoimprovethedesignandautomaticcontrolofthemanipulatorFirst，thestraightworkingbehaviorofthemanipu

5、latorisstudied．Andtheeffectofthedegradedareadisturbedbythemanipulator’Sarmsinsoilonthestraightworkingbehaviorofthemanipulatorisresearched．ModeltestresultsareanalyzedwithrmmericalresultsThefollowingconclusionisobtained：Thehighertheresidualstrengthofthesoilt

6、hatisdisturbedbythearmsatthetailofthemanipulatorandthefartherthedisturbedareafromthemanipulatorwithouttheadditionalsupportingforceatthetailofthemanipulator，thebetterthestraightworkingbehaviorofthemanipulator．Butthetailofthemanipulatorwillretreatsurelyandit

7、sretreatwillincreasewiththeincreaseofcreepingsteps．Itowever，itsretreatwilltendtocom,itantvalueatlastToimprovethestraightworkingbehaviorofthemanipulator，thestrokeinonecreepingcycleshouldbeincreasedandthemoreimportantthingistoprovidetheadditionalsuppol‘tingf

8、orceatthetailofthemanipulatortopreventitfromwithdrawing．Second，theturningbehaviorofthemanipulatorinsoilisfurtherstudiedandthegeneralformulathatdescribestherelationshipbetweenforwarddisplacementmadturningmrgle