基于約束方程的實體-板連接超單元研究及大型播種機結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、隨著保護性耕作理論的發(fā)展，免耕播種機的設(shè)計和研究越來越受到人們的重視，其中機械零件的剛度和強度計算是播種機結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。使用有限元法對播種機結(jié)構(gòu)進行有限元分析，可以模擬播種機組的結(jié)構(gòu)和功能，并進行有效的分析和優(yōu)化，為改善播種機結(jié)構(gòu)性能提供了保證。
　　本文選題來源于國家十二五科技支撐計劃（輪作區(qū)玉米智能免耕播種機研制與示范（2011BAD20B09-1）），針對免耕播種機的結(jié)構(gòu)特點，進行了有限元分析模型和分析方法的研究，

2、在此基礎(chǔ)上，進行了兩種免耕播種機的有限元分析。主要研究工作如下：
　　1.首先以2BMF-8型免耕播種機為研究對象，根據(jù)播種機結(jié)構(gòu)特點，利用Pro/E軟件建模并進行合理簡化，導(dǎo)入ANSYS軟件建立以板殼單元為基礎(chǔ)的有限元模型，并重點模擬部件間運動關(guān)系和鎮(zhèn)壓裝置彈簧系統(tǒng)。根據(jù)播種機工作工況下實際承載情況進行有限元分析，并對分析結(jié)果進行討論。分析結(jié)果表明，播種機結(jié)構(gòu)應(yīng)力值小于材料許用應(yīng)力。然后針對播種機機架進行模態(tài)分析，得到機架固有頻

3、率和振型，為播種機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　2.進行了三維實體單元與板殼單元的組合建模研究。針對實體單元和板殼單元自由度不連續(xù)問題進行研究，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)位移協(xié)調(diào)條件建立了不同單元自由度之間的關(guān)系，并進一步建立了多點位移的約束方程,應(yīng)用APDL語言建立三維實體單元與板殼單元組合模型，并進行驗證計算，計算結(jié)果表明該方法具有較高的計算精度。
　　3.采用子結(jié)構(gòu)技術(shù)形成體單元與板殼單元的組合單元，基于約束方程對組合單元的剛度矩

4、陣進行了修改，在此基礎(chǔ)上進行自由度凝聚，生成了體單元與板殼單元組合的超單元剛度矩陣。
　　4.利用實體-板連接單元組合建模方法建立2BMF-12型折疊式免耕播種機有限元模型，分別選擇工作、運輸和舉升三種工況進行靜力分析，并討論三種不同工況下的應(yīng)力分布和變形情況。然后對工作和運輸兩種狀態(tài)下的播種機進行模態(tài)分析，掌握播種機組結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能。根據(jù)計算結(jié)果對2BMF-12型折疊式免耕播種機提出合理的結(jié)構(gòu)改進方案，并進行計算驗證，為播種機下