基于LS-dyna的油菜单圆盘开沟器切削土壤动态仿真.pdf

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1、万方数据第36卷第6期中国农机化学报V01．36No．62015年11月JournalofChineseAgriculturalMechanizationNov．2015基于LS—dyna的油菜单圆盘开沟器切削土壤动态仿真张建1，王淑红2，王颖3(1．毕节市工业学校，贵州毕节，551700；2．兰州工业学院，兰州市，730000；3．长风科技有限责任公司，兰州市，730000)摘要：开沟器是油菜播种机的核心部件，它影响着播种机的工作性能、油菜出芽率。为改善开沟器的人士性能和减小开沟器工作阻力，本文运用Ls—dyna软件对小型手扶式油菜播种机的开沟器切削土壤进行仿真。结果表明：开沟器

2、以0．84m·S1前进和15rad·S1旋转时，单个开沟器切削土壤的切削力最大值为11．8N；土壤的最大等效应力主要集中在开沟器与土壤的接触位置处。通过理论计算验证仿真的合理性，此研究为油菜播种机参数优化设计提供参考。关键词：油菜；开沟器；LS--dyna；土壤；切削中图分类号：$223．2+5文献标识码：A文章编号：2095—5553(2015)06—0032—04张建，王淑红，王颖．基于Ls—dyna的油菜单圆盘开沟器切削土壤动态仿真[J]．中国农机化学报，2015，36(6)：32～35ZhangJian，WangShuhong，WangYing．Dynamicsimulat

3、ionofsoilcuttingwithcoleseedsingle-disccoherbasedonLs—dyna[J1．Jour—nalofChineseAgriculturalMechanization，2015，36(6)：32～350引言油菜播种机开沟器的功用主要是在播种机工作时开出种沟，引导油菜籽粒和肥料进入沟内，并使湿土覆盖油菜籽粒和肥料。一个好的开沟器应满足工作过程中阻力小且节省动力消耗，因此必须考虑土壤与开沟器接触作用以及土壤相互之间的群体作用。为改善开沟器工作过程中的入土性能、切土性能，降低工作阻力，本文选用一种单圆盘式开沟器为研究对象，采用LS—dyna软件对

4、油菜播种机的开沟器工作过程进行三维仿真，通过理论计算验证了该仿真方法是可行合理的‘1—2

5、。1仿真模型1．1土壤模型本文仿真过程中土壤模型尺寸为100mmXlOOmm×lOOmm，材料采用LS—dyna中的MATl47(MAT—FHWA—SOII。)，该模型采用修正的Mohr—Coulomb屈服准则。F一一声sin庐+~／-，2K(曰)2+孑sin2jI—ccos庐=0(1)式中：F——模型屈服表面力，N；声——压力，N；{＆——内摩擦角，o)；J：——应力偏张量的第2不变量；K(日)——应力罗德角函数；f——黏聚力，N；口——定义修正后屈服面和标准Mohr—Coulomb屈服面之

6、间贴近程度的参数。当口=0时，式1恢复为标准Mohr—Coulomb准则[3‘4]。结合贵州毕节地区的土壤特性(黄棕壤)[5]，土壤模型的主要参数取值如表1所示。其余参数值参照MAT—FHWA—SOIL中的默认值，单位采用g、mm、ms、MPa单位制。表1土壤材料的主要参数Tab．1Materialphysicalparametersofsoil参数取值土壤密度／(kg·m。)体积模量／MPa剪切模量／MPa内摩擦角≠／tad黏聚力c／MPa含水率／％1．2开沟器模型Solidworks和LS—dyna的系统默认坐标系都是笛卡尔坐标系，因此建立的模型导人时视图方向不发生变化。为了减

7、少计算时间和提高计算精度，本文采收稿El期：2014年6月913修回日期：2014年7月4日第一作者：张建，男，1979年生，甘肃会宁人，硕士，讲师；研究方向为农业机械化。E—mail：zhangjianwy@yeah．net×拍3Ⅲ毖4踟m∽蛳m¨㈣文，吼仉3万方数据第6期张建等：基于Ls—dyna的油菜单圆盘开沟器切削土壤动态仿真33用Solidworks软件按1：1建立油菜播种机开沟器实体简化模型，如图1所示，将该模型导入ANSYS进行体网格划分，如图2所示。图1SolidWorks软件中的仿真模型图Fig．1ModelinsoftwareofSolidworks图2ANSY

8、S软件中的仿真模型图Fig．2ModelinsoftwareofANSYS2仿真模型的设定1)开沟器和土壤使用SOLIDl64单元，求解算法采用Lagrangian，通过细化网格和添加约束适当减少堋T—RIGID1O．782E-●2_．214E+060．28810001．●--．●●■．●0'时4RT1■7SmidFOHPLOT211．2舅2E-乾3SK———1P¨1149X3．251．3．1la6SNC0町P帕1P懈SKI．衄§OOO．000．《一05SEP$H—X