基于SPH算法的微耕機(jī)旋耕刀有限元仿真與優(yōu)化.pdf

1、微型耕耘機(jī)(微耕機(jī))具有體積小、重量輕和操縱使用方便等優(yōu)點(diǎn),適宜在丘陵山地小面積田地作業(yè),在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用前景。微型耕耘機(jī)的動(dòng)力最終傳遞給旋耕刀,使旋耕刀與土壤間相互作用,實(shí)現(xiàn)翻土和碎土并改善土壤結(jié)構(gòu)、消滅雜草、覆蓋殘茬以及改良土壤。因此。為了獲得理想的翻土、碎土和混土性能,并減小旋耕阻力,必須對(duì)旋耕刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行理論分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 本論文以重慶市土壤為例,運(yùn)用光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)SPH(Smoothed

2、ParticleHydrodynamics,SPH)算法以及有限單元法開展了旋耕刀切削土壤數(shù)值模擬仿真。研究主要內(nèi)容如下:
　　 (1)運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)旋耕刀進(jìn)行了靜力分析。得到了旋耕刀受力時(shí)應(yīng)力最大值在刀柄與側(cè)切刃連接處、旋耕刀最大變形發(fā)生在正切部。
　　 (2)運(yùn)用SPH算法和顯式非線性有限元分析軟件,采用MAT147土壤材料模型,模擬了旋耕刀切削土壤過(guò)程,得到了切削過(guò)程中旋耕刀和土壤的應(yīng)力、切削阻力以

3、及功耗曲線。
　　 (3)對(duì)比分析了旋耕刀運(yùn)動(dòng)速度、耕作深度以及工作幅寬對(duì)功耗的影響,列出了旋耕刀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)表。
　　 (4)通過(guò)旋耕刀切削土壤過(guò)程模擬,分析了不同彎折角對(duì)功耗的影響,并在旋耕刀刀柄和側(cè)切刃連接處添加了對(duì)稱過(guò)渡圓角,降低了應(yīng)力集中,提高了旋耕刀使用強(qiáng)度。
　　 本文采用SPH算法對(duì)旋耕刀切削土壤過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真模擬,研究了土壤SPH粒子在旋耕刀片作用下破壞過(guò)程,得出了在切削過(guò)程中土壤和旋耕刀