LS-DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟.pdf

《LS-DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第10期农业工程学报Vo1．29No．10342013年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMay2013基于ANSYS／LS．DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟夏俊芳，贺小伟，余水生，周勇(华中农业大学工学院，武汉430070)摘要：为揭示秸秆还田耕整机的螺旋刀辊与土壤之间的关系特性，根据螺旋刀辊切削土壤的工作特点，利用ANSYS／LS．DYNA971软件对螺旋刀辊土壤切削过程进行模拟，得出了螺旋刀辊切削土壤的功率消耗、切削阻力的大小以及土壤等效应力的变化规律。模拟结果表明，螺旋刀辊转速

2、为300r／min，机组行进速度为1．1rn／s时，单组螺旋刀辊切削土壤的最大功耗为6．4kW，最大切削阻力为2820．7N，且土壤最大等效应力发生在横刀刚入土时的内侧面，所得功耗值与经验推导值相符。研究结果为双轴型水田高茬秸秆还田耕整机的系统参数优化设计提供参考。关键词：土壤，切削，有限元方法，螺旋刀辊doi-．10．3969~．issn．1002—6819．2013．10．005中图分类号：S222．3文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)一10—0034-08夏俊芳，贺小伟，余水生，等．基于ANSYS／LS—DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟【J]．农业

3、工程学报，2013，29(10)：34—41．HeXiaowei，XiaJunfang，YuShuisheng，eta1．FiniteelementsimulationofsoilcuttingwithrotarykniferollerbasedonANSYS／LS—DYNAsoftware[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgricultttralEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2013，29(10)：34—41．(inChinesewithEnglishabstract)ANSYS软件强大的前后处

4、理功能和LS—DYNA0引言软件非线性求解功能的特点，能够有效地进行切秸秆还田可以促进农业生态系统的良性循削过程的有限元模拟分析[13-16]。国内外在运用有环，中国学者在秸秆还田技术领域取得了较多的限元法研究耕作部件对土壤高速切削的特征方研究成果【1。】；其中，1GMC．70型船式旋耕埋草面已取得了较大的进展【l7-23]。丁俊宏等【l7】对近年机已经成功地在南方多熟制稻作区推广应用，其来有关土壤切削仿真的研究进行了总结，并对自适效果良好【4】。课题组最新研究的双轴型水田高茬应网格划分、ALE以及SPH等3种解决大变形的方秸秆还田耕整机与轮式拖拉机配套使用，一次性作法进行了分

5、析和比较。蒋建东等L2UJ针对深耕铲土壤切业即可完成秸秆埋覆、旋耕碎土、地表平整等多道削过程的动力学数值仿真，建立了土壤静态切削力学工序，能将大量秸秆直接还田并达到水稻播栽前的模型，并进行了土壤大变形切削的屈服失效分析。但农艺要求。同时，此秸秆还田耕整机具有结构新颖、目前针对螺旋刀辊切削仿真的研究还鲜有报道，本文功耗较低等特点，是秸秆还田技术领域的一个重要基于ANSYS／LS．DYNA971软件，采用LSTC公司开发展方向【10-12]。螺旋刀辊是此耕整机的主要工作部发的LS—PREPOST专用后处理器直接读取件，螺旋刀辊和土壤之间的相互作用包括刀辊与土LS—DⅥA971计算结

6、果，进行数据汇整及二次运算；壤的剪切、摩擦和挤压及土壤的变形破坏等问题。进行了螺旋刀辊切削土壤的显式动力学分析巧J；经深入研究此相互作用对优化双轴型水田高茬秸秆过对切削过程的研究，分析了单组螺旋刀辊切削土还田耕整机的运动参数和结构参数、降低作业功壤功耗的大小、切削阻力大小及土壤的应力分布情耗、减少切削阻力有重要意义。况，旨在揭示螺旋刀辊．土壤的工作机理，以期为秸ANsYS／LS．DYNA软件具有同时利用秆还田耕整机的节能降耗和结构参数的优化设计提供依据。收稿日期：2012—10—19修订日期：2013．03．121螺旋刀辊简介基金项目：公益性行业(农业)科技专项经费资助项目(2

7、01203059)；国家自然科学基金资助项目(51275196)；国家科技支撑计划课题双轴型水田高茬秸秆还田耕整机经过一次作业(20l1BAD20BO8)就可以实现传统单轴秸秆还田机2遍耕整作业的效作者简介：夏俊芳(1963一)，女，湖北武汉人，教授，博士生导师，果，其中螺旋刀辊是此耕整机的主要工作部件，螺主要从事现代农业装备设计及测控研究，武汉华中农业大学工学院，430070。EmaihxJf@mail．hzau．edu．cn旋刀辊机构组成如图l所示。螺旋刀辊由3组左螺第10期夏俊芳等：基