基于动力学仿真的犁曲面工作性能影响因素的分析

《基于动力学仿真的犁曲面工作性能影响因素的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、

2、l于动力曹¨考真的犁■面工作性能影响因素研完设计连续复杂犁体曲面的工作框架，并对这一框架中诸如犁体曲面控制网格的生成、细分曲面的边界限定和局部控制等关键技术进行了讨论。利用Loop细分方法可以有效缩短复杂犁体曲面的造型、计算和分析时间吲。．‘综上所述，可以把迄今为止的犁曲面的设计方法归纳为以下四种：1．试修法。是一种古老的，但至今仍然采用的设计方法。2．几何动线作图设计法。是目前应用比较广泛的设计方法之一，主要有水平元线设计法、倾斜元线设计法、翻土曲线设计法等。3．数字解析设计方法。即在分析研究犁耕工艺过程的基础上建立单元土体受曲面作用

3、的力学模型，进而将犁体曲面的几何参数与土壤的物理力学性质、犁耕工况等因素综合加以研究，通过统一设计方程进行的定量设计，从而达到犁曲面的最优化设计。4．动态仿真方法。即在分析研究犁曲面过程中，通过动态仿真技术对犁曲面进行造型、计算和分析。3．课题的目标采用数学计算软件Matha如、数学优化软件Matlab、大型三维建模软件Pro／Engineer、显式动力分析软件ANSYS／Ls．DYNA以及试验设计方法等，建立翻土型犁曲面一土壤系统显式动力分析的仿真模型，并进行了仿真试验和显式动力学分析；研究犁曲面的形成因素、犁耕工作因素对牵引阻力和翻垡

4、性能的影响规律及影响机理，并对各试验因素进行优化，得到综合优化结果。4．课题的研究内容及研究方案4．1研究内容1)确定犁曲面工作性能的影响因素(包括犁曲面的形成因素和犁耕工作因素)。2)建立翻土型犁曲面的数学模型及犁曲面一土壤系统显式动力分析的仿真模型，并进行物理样机试验验证。3)采用试验设计方法设计并进行仿真试验，建立主要影响性能指标(包括牵引阻力和翻垡性能)的多因素数学模型。4)研究各试验因素对性能指标(包括牵引阻力和翻垡性能)的影响规律及影响机理。5)利用Matlab软件对各试验因素进行优化和综合优化(包括优化方法、优化技术路线研究

5、)。3广西大掌硕士掌位论文—k于动力掌仿Il的犁曲面工作性能影响困●}研完4．2研究方案流程图5．显式动力分析软件的相关介绍f18】LS．DYNA是功能齐全的非线性显式分析程序包，由LSTC公司开发。能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的碰撞、金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及固流耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。ANSYS／LS．DYNA是ANSYS公司与LSTC公司联合推出的一款通用显式动力有限元程序，该程序将显式计算程序L

6、S．DYNA与ANsYS仿真分析环境有机的结合在一起，可以完成各种高度非线性的瞬态动力过程的分析。ANsYS／Ls．DYNA应用广泛，可以进行几乎所有交通工业的碰撞分析，并可以进行整车碰撞和局部各部件的碰撞分析，如图1、2、3所示；制造过程中可以模拟拉伸、液压、超塑成型、滚压、挤压、冲压、加工、4基于动力掌仿，L的犁曲面工作性能影响因素研究钻孔等过程，并且几乎所以的成型过程都可以用Ls．DYNA模拟；此外，大范围的接触类型分析、非线性弯曲、突然弯曲(失稳)、声波传播、失效分析均可以试验该程序分析。图1汽车虚拟石子路行驶试验图2核反应堆抗冲

7、击性能分析图3弹靶浸彻模拟Fig．1MotorVirtualCobblestoneFig．2NuclearPileShockFig．3SimulationofBulletRoadRunningtestResistanceAnalysisErodingTa玛etLS．DYNA可以求解的类型包括：几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(140多种材料动态模型)和接触非线性(50多种)等。LS．DYNA程序提供了100多种各类金属以及非金属材料模型，可以用来模拟各类实际材料，如各类弹性材料、弹塑性材料、超弹性材料、泡沫材料、地质材料、

8、玻璃、土壤、混凝土、流体、复合材料、高能炸药及起爆燃烧后的气体、刚体等，相关的材料模型在分析中可以计及材料的失效、损失、粘性、蠕变、与温度相关、与应变率相关等各种性质。ANSYS／LS．DYNA中的材料模型分为如下类型：线性弹性模型、非线性弹性模型、非线性塑性模型、非线性泡沫材料模型、需结合状态方程定义的模型、离散单元模型和刚体材料模型。LS．DYNA是以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法。LS．DYNA程序的空间离散主要采用Lagrange方法，其单元网络与结构是重合的，网格随着结构的变形而变形。对于Euler网格，网

9、格点只是空间点，与分析的模型之间没有依附关系。程序计算的结果使得材料的物质在固定的空问网格中流动。对于削LE网格，可以理解为两重网格开始时重叠在一起，一个是空间点网格，另一个是附着在材料上的网