復(fù)雜外場條件下擺式犁體長切削壽命關(guān)鍵影響因素分析.pdf

1、擺式犁體是高速鏵式犁重要的耕作部件，犁鏵與犁胸是擺式犁體關(guān)鍵的耕作部位。因此，研究擺式犁體，尤其是犁鏵/犁胸長切削壽命關(guān)鍵影響因素對提高我國高速鏵式犁耕作壽命和糧食生產(chǎn)能力具有非常重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
　　隨著計算科學(xué)的發(fā)展，我們現(xiàn)在能夠采用數(shù)值方法來分析犁耕過程中土壤的粘塑性流態(tài)行為，模擬犁體與土壤的相互作用過程，研究不同工況條件下犁體面上機(jī)械應(yīng)力、溫度場、熱應(yīng)力、耦合應(yīng)力分布及變化和犁體耕作時的熱力耦合行為，進(jìn)而探索擺式

2、犁體的長壽命影響機(jī)理。目前，研究土壤-犁體曲面相互作用時土壤流態(tài)行為，犁體熱力耦合行為研究較少，相關(guān)機(jī)理分析也并不多見，為此本課題開展了以下研究工作：
　　1、不同工況條件下，土壤-擺式犁體相互作用特性分析。以擺式犁體為研究對象，選取新疆砂粘土，建立其土壤流變力學(xué)模型，采用計算流體動力學(xué)方法，研究不同耕深、耕速條件下土壤-擺式犁體相互作用過程、載荷分布特性。結(jié)果表明，擺式犁體犁鏵鏵尖區(qū)、犁胸脛刃區(qū)載荷最大；載荷隨著犁體耕深、耕速增

3、加而逐漸變大。計算結(jié)果與田間實際作業(yè)較為一致。
　　2、不同工況條件下，擺式犁體犁耕阻力狀況分析。建立擺式犁體三維虛擬立體模型，構(gòu)建擺式犁體多體動力學(xué)計算模型，運(yùn)用牛頓拉夫?qū)O迭代算法，研究不同工況條件下，擺式犁體犁耕阻力變化狀況和受載特性。結(jié)果表明：犁耕阻力隨著犁體耕深、耕速增加而逐漸變大。
　　3、不同工況條件下，擺式犁體耦合耕作性能分析。利用基于有限元分析技術(shù)的熱力耦合計算方法，研究不同工況條件下，擺式犁體，尤其是犁鏵鏵

4、尖區(qū)、犁胸脛刃區(qū)，機(jī)械應(yīng)力狀況、耕作溫度變化、熱應(yīng)力分布及耦合應(yīng)力影響犁體耕作壽命程度。結(jié)果表明：最大機(jī)械應(yīng)力、最高耕作溫度、最大耦合應(yīng)力均出現(xiàn)在犁體犁鏵鏵尖區(qū)、犁胸脛刃區(qū)；并以此進(jìn)一步闡明了鏵尖/脛刃區(qū)局部作業(yè)高溫與犁體長壽命的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果表明：熱力耦合應(yīng)力最大值與機(jī)械應(yīng)力最大值差距明顯，熱載荷對擺式犁體實際受力影響較大，在擺式犁體性能分析中不可忽視。
　　本文首次嘗試采用計算流體動力學(xué)方法思想，分析土壤-擺式犁犁體面的相互作用