论文部分内容阅读
随着我国经济的飞速发展,汽车已逐渐成为大众化的消费品。与此同时报废汽车的数目也在与日俱增,因此如何在保持汽车制造业持续健康发展的前提下,实现报废汽车载能资源的循环利用就具有极为重要的意义。针对当前世界上对报废汽车覆盖件主流的处理方式——破碎回收再利用,为更详尽地了解报废汽车轻薄型回收金属的破碎机理,本文在前人研究的基础上,对轻薄型回收金属的初始破碎过程进行了更为深入的研究,从能量角度进一步揭示了轻薄型回收金属的破碎机理,为获得更加科学合理的报废汽车处理方法提供理论依据。由于本文研究的材料来自于不同类型汽车不同部位的轻薄型金属覆盖件,其牌号难以查证,材料的力学性能参数不详,因此,本文对随机选取的两类覆盖件进行拉伸试验,获得了材料的基本性能参数,并将材料的应力应变关系简化为双线型模型,为后续初始破碎过程的能量分析提供必要的理论依据。为更为真实的反应材料在设备中的破碎情况,根据报废汽车及家用电器轻薄型回收金属摆锤式破碎机的工作原理,构建回收金属破碎时的力学模型,即将破碎试验过程中的轻薄型回收金属简化为一端刚性固定、另一端自由并承受破碎锤头冲击作用的悬臂梁。在此基础上,设计研发了破碎试验设备。利用自制的试验设备分别对多组尺寸为200mm×60mm的回收金属材料进行了破碎试验。通过分析,将破碎过程划分为初始、中间、终了三个阶段;在三个阶段中,轻薄型金属材料发生了局部凹陷、整体弯曲和局部折弯变形,在凹陷变形处失稳、扩展、贯穿的裂纹不断扩展,直至大块的轻薄型回收金属被从其母体上撕裂下来。能量分析表明:整个破碎工具的能量主要被回收金属的弹塑性变形和破碎所消耗;通过对三部分弯曲变形的模型简化,计算得到三部分弯曲变形的弹塑性弯曲功。从破碎总能量中去除上述弯曲变形能,即可获得轻薄型回收金属破碎性能的重要参数——轻薄型回收金属破碎功。结果表明报废汽车回收金属破碎过程中,破碎工具的能量仅有部分用于回收金属破碎。通过非线性仿真软件ANSYS/LS-DYNA对轻薄型回收金属覆盖件摆锤式破碎过程进行仿真,以此进一步证实了回收金属材料在破碎过程中发生局部凹陷、整体弯曲和局部折弯变形。并对破碎速度、锤头质量、悬臂尺寸、锤尖尺寸四种参数的不同情况进行仿真分析,得到其对回收金属材料破碎过程的影响规律,为后续关于回收金属材料破碎和破碎设备的研发奠定了理论基础。