基于轮胎沉陷量的轮胎与土壤接触试验及有限元分析

发布时间：2017-12-04 13:29

  本文关键词：基于轮胎沉陷量的轮胎与土壤接触试验及有限元分析

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【摘要】：轮胎与土壤接触是车辆地面力学中一个重要且复杂的研究课题。在农田环境作业的农业装备要有良好机动性的同时,要对农田土壤有较小的压实效应以保证农田土壤的松软。通过对轮胎与农田土壤接触试验及有限元模型的研究,获得轮胎与农田土壤在不同工况下的变形规律,探索二者接触区域的变化,以及接触区域内应力大小、分布规律,为农业车辆性能改进提升和减缓农田耕层的压实破坏、提高农作物产量提供参考意见。本文以小型农用拖拉机7.50-16驱动轮胎为研究对象,具体研究内容和结论如下:(1)在两种主要的农田土壤环境(模拟已耕地和模拟留茬地)中进行了轮胎沉陷试验,研究了轮胎沉陷量在不同胎压、载荷下的变形规律,以及两试验因素对轮胎沉陷量和反映土壤压实程度的土壤物理参数的影响。(2)由轮胎沉陷试验得到以下结论:在留茬地上,轮胎沉陷量与载荷变化呈线性增长关系,而与胎压成S型曲线函数关系;在已耕地上,轮胎沉陷量与载荷呈二次函数关系,而与胎压呈三次函数关系;在已耕地和留茬地上,轮胎胎压、载荷及二者的交互作用对轮胎沉陷量的影响都达到显著水平,但载荷对轮胎沉陷量的变化影响要更大一些;在已耕地和留茬地上,对于反映土壤压实程度的干容重、硬度均随着胎压和载荷的增大而增大,而含水量随着胎压和载荷的增大而减小。(3)采用有限元软件——ANSYS建立了轮胎-农田土壤接触的有限元模型,利用试验结果对柔-柔轮胎-土壤接触模型进行了验证,并对验证正确有效的模型进行了不同胎压、载荷工况下的静态仿真分析(4)由轮胎-土壤接触的静态仿真得出以下结论:在不同胎压、载荷工况下,轮胎应力呈环状分布,胎压对轮胎应力大小影响要大于载荷;不论是留茬地还是已耕地,轮胎与地面的接触形状均是不规则的矩形和椭圆形的叠加,但两几何形状所占比重不同,该接地形状的变化受载荷影响较大,但是接地区域压力的大小变化受胎压的影响较大;在不同工况下,柔软的已耕地土壤压力分布呈椭圆形,且土壤受扰动的范围和深度随着载荷的增大呈放射状不断扩大,土壤压实效应随着胎压和载荷的增加而增大,且轮胎对土壤的压实影响基本集中在60~200mm深度范围内。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219.0

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本文编号：1251172