基于ANSYS/LS-DYNA切削土壤与木材的数值模拟与实验分析
发布时间：2021-10-27 13:00
本文主要在研究LS-DYNA关键字手册与LS-DYNA材料关键字手册的基础上,对自主设计的一款伐根清理设备中的核心部分一切削刀头做动力学分析。该伐根清理设备被设计用于清理国内城市伐根与林区伐根,与传统的伐根清理设备相比具有体积小、功率小、操作方便的优势。本课题对该小型伐根清理设备做设计说明,并土壤及木材进行仿真,给出其本构模型及参数。具体方法：在三维软件中绘制切削刀头模型导入ANSYS进行前处理,生成K文件后修改其材料参数与接触参数,通过LS-DYNA对其进行动力学计算,结果导入后处理软件对其进行受力分析,最后设计实验来加以验证。由于目前对于特殊材料与复杂运动的动力学仿真的研究很少,在木材切削仿真方面的研究几乎没有,本研究在这两个方面有一定创新。仿真结果表明切削土壤最大切削力为125N；切削术材最大切削力为150N。与实验结果得到的切削土壤消耗的最大扭矩为25 N-m,最大切削力125N：切削木材所消耗的最大扭矩30 N.m,最大切削力150N结果一致。同时由实验数据得到,切削轴承受的最大扭矩为启动扭矩,达到了100 N.111：切削刀头在克服轴承摩擦与风阻消耗的扭矩为10N·m。本课...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1. 课题研究背景与意义
1.2. 国内外伐根机的研究现状
1.3. 基于FEA的切削仿真概况
1.4. 主要研究内容及方法
2. 立盘式伐根清理机结构设计与说明
2.1. 课题背景
2.2. 设计方案
2.3. 具体实施方案
2.4. 技术测定
2.5. 小结
3. ANSYS/LS-DYNA中材料的设置
3.1. ANSYS/LS-DYNA基本原理与接触算法
3.2. 土壤材料设置
3.3. 木材模型设置
3.4. 小结
4. 仿真运算设置与后处理
4.1. 仿真具体操作过程
4.2. 修改K文件材料属性与添加接触
4.3. 后处理分析
4.4. 小结
5. 土壤切削的实验数据
5.1. 实验设计
5.2. 实验数据
5.3. 小结
6. 结论与建议
6.1. 主要研究内容
6.2. 研究结果
6.3. 不足与建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速绿篱修剪过程的ANSYS/LS-DYNA建模与仿真研究[J]. 王小纯,王俊阳,蒋连琼. 机械设计与制造. 2015(08)
[2]有限元在木材中的应用（Ⅰ）——木材模型及选择[J]. 上官蔚蔚,任海青,邢新婷,赵荣军. 木材加工机械. 2015(02)
[3]土壤动态冲击压缩性能实验研究[J]. 高兴勇,张庆明,吴碧,刘国庆. 北京理工大学学报. 2014(06)
[4]基于ANSYS/LS-DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟[J]. 夏俊芳,贺小伟,余水生,周勇. 农业工程学报. 2013(10)
[5]复杂应力状态下木材力学性能的数值模拟[J]. 陈志勇,祝恩淳,潘景龙. 计算力学学报. 2011(04)
[6]一种大型伐根铣削机的结构设计[J]. 李树森,郭永红,王兆开. 林业机械与木工设备. 2010(11)
[7]基于ANSYS/LSDYNA的螺旋刀具土壤切削的数值模拟[J]. 马爱丽,廖庆喜,田波平,黄海东,舒彩霞,周善鑫,林新. 华中农业大学学报. 2009(02)
[8]甘蔗—土壤系统仿真模型的研究[J]. 陈永继,杨坚,黄丽丽,梁兆新,莫建霖. 农机化研究. 2009(03)
[9]基于光滑粒子流体动力学的土壤高速切削仿真系统开发及试验[J]. 高建民,周鹏,张兵,李发义. 农业工程学报. 2007(08)
[10]土壤切削大变形的三维数值仿真[J]. 丁峻宏,金先龙,郭毅之,汤华,杨洪杰. 农业机械学报. 2007(04)
博士论文
[1]基于有限元理论的木材机械性能建模与仿真研究[D]. 李明宝.东北林业大学 2007
[2]伐根清理机器人设计理论与应用技术的研究[D]. 刘晋浩.东北林业大学 2003
[3]非饱和土中热—水力—力学—传质耦合过程模拟及土壤环境工程中的应用[D]. 武文华.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]基于LS-DYNA果园螺旋开沟机模拟试验研究及其优化设计[D]. 马爱丽.华中农业大学 2008
[2]“振动轮—土壤”模型的有限元分析[D]. 郝飞.长安大学 2007
[3]软管泵橡胶软管结构非线性有限元分析[D]. 陈景卓.北京林业大学 2006
[4]木材材性的实验研究及切削过程的数值模拟[D]. 崔杏园.北京林业大学 2006
本文编号：3461652
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1. 课题研究背景与意义
1.2. 国内外伐根机的研究现状
1.3. 基于FEA的切削仿真概况
1.4. 主要研究内容及方法
2. 立盘式伐根清理机结构设计与说明
2.1. 课题背景
2.2. 设计方案
2.3. 具体实施方案
2.4. 技术测定
2.5. 小结
3. ANSYS/LS-DYNA中材料的设置
3.1. ANSYS/LS-DYNA基本原理与接触算法
3.2. 土壤材料设置
3.3. 木材模型设置
3.4. 小结
4. 仿真运算设置与后处理
4.1. 仿真具体操作过程
4.2. 修改K文件材料属性与添加接触
4.3. 后处理分析
4.4. 小结
5. 土壤切削的实验数据
5.1. 实验设计
5.2. 实验数据
5.3. 小结
6. 结论与建议
6.1. 主要研究内容
6.2. 研究结果
6.3. 不足与建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速绿篱修剪过程的ANSYS/LS-DYNA建模与仿真研究[J]. 王小纯,王俊阳,蒋连琼. 机械设计与制造. 2015(08)
[2]有限元在木材中的应用（Ⅰ）——木材模型及选择[J]. 上官蔚蔚,任海青,邢新婷,赵荣军. 木材加工机械. 2015(02)
[3]土壤动态冲击压缩性能实验研究[J]. 高兴勇,张庆明,吴碧,刘国庆. 北京理工大学学报. 2014(06)
[4]基于ANSYS/LS-DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟[J]. 夏俊芳,贺小伟,余水生,周勇. 农业工程学报. 2013(10)
[5]复杂应力状态下木材力学性能的数值模拟[J]. 陈志勇,祝恩淳,潘景龙. 计算力学学报. 2011(04)
[6]一种大型伐根铣削机的结构设计[J]. 李树森,郭永红,王兆开. 林业机械与木工设备. 2010(11)
[7]基于ANSYS/LSDYNA的螺旋刀具土壤切削的数值模拟[J]. 马爱丽,廖庆喜,田波平,黄海东,舒彩霞,周善鑫,林新. 华中农业大学学报. 2009(02)
[8]甘蔗—土壤系统仿真模型的研究[J]. 陈永继,杨坚,黄丽丽,梁兆新,莫建霖. 农机化研究. 2009(03)
[9]基于光滑粒子流体动力学的土壤高速切削仿真系统开发及试验[J]. 高建民,周鹏,张兵,李发义. 农业工程学报. 2007(08)
[10]土壤切削大变形的三维数值仿真[J]. 丁峻宏,金先龙,郭毅之,汤华,杨洪杰. 农业机械学报. 2007(04)
博士论文
[1]基于有限元理论的木材机械性能建模与仿真研究[D]. 李明宝.东北林业大学 2007
[2]伐根清理机器人设计理论与应用技术的研究[D]. 刘晋浩.东北林业大学 2003
[3]非饱和土中热—水力—力学—传质耦合过程模拟及土壤环境工程中的应用[D]. 武文华.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]基于LS-DYNA果园螺旋开沟机模拟试验研究及其优化设计[D]. 马爱丽.华中农业大学 2008
[2]“振动轮—土壤”模型的有限元分析[D]. 郝飞.长安大学 2007
[3]软管泵橡胶软管结构非线性有限元分析[D]. 陈景卓.北京林业大学 2006
[4]木材材性的实验研究及切削过程的数值模拟[D]. 崔杏园.北京林业大学 2006
本文编号：3461652
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3461652.html
