微耕機(jī)刀輥切土動(dòng)力學(xué)建模及仿真.pdf

1、微型耕耘機(jī)（又稱微耕機(jī)）具有體積小、重量輕、操控方便和易于移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，適宜于丘陵山地、小面積田塊和溫室大棚作業(yè)，在我國(guó)應(yīng)用廣泛，對(duì)促進(jìn)我國(guó)丘陵山區(qū)耕作機(jī)械化水平的提高起到十分積極的作用。微耕機(jī)將動(dòng)力最終傳遞給旋耕刀輥，旋耕刀輥與土壤間相互作用，實(shí)現(xiàn)碎土和翻土并改變土壤結(jié)構(gòu)，消滅雜草等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微耕機(jī)前進(jìn)。由于土壤具有多相、松散和物性分散的特性，運(yùn)用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法很難定量的描述旋耕刀輥的耕作性能。通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬旋耕刀輥切土，可以方

2、便、快速地模擬旋耕刀輥的切土過(guò)程、虛擬定量的分析旋耕刀輥的切土功率，為旋耕刀輥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和刀片的排列方式等提供理論依據(jù)。
　　本文主要以南方丘陵地區(qū)使用的微耕機(jī)為原型，針對(duì)南方土壤特點(diǎn)建立有限元模型，運(yùn)用光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)SPH對(duì)旋耕刀輥切削土壤過(guò)程展開(kāi)數(shù)值模擬，并將模擬仿真數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，為微耕機(jī)整機(jī)以及機(jī)械零部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。論文的主要工作包括:
　　(1)運(yùn)用三維建模軟件PRO/E對(duì)旋耕刀及旋耕

3、刀輥進(jìn)行三維實(shí)體建模，以LS-DYNA的前后處理器LS-PREPOST為基礎(chǔ)，定義土壤有限元參數(shù)和土壤特性參數(shù)，建立土壤SPH模型。
　　(2)運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)旋耕刀進(jìn)行靜力分析，找到旋耕刀受力時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變集中和分布情況。
　　(3)通過(guò)對(duì)不同彎折角度和不同刀身寬度的旋耕刀進(jìn)行靜力分析，得到在不同情況下旋耕刀的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。
　　(4)通過(guò)分析旋耕刀輥的工作特點(diǎn)，結(jié)合彈塑性理論，建立適合于有限元計(jì)算分