基于ANSYS/LS-DYNA的木薯茎杆切割过程的数值模拟仿真研究
发布时间：2022-02-24 01:00
木薯收获是木薯产业化的重要环节,茎杆切割是不仅木薯收获而且秸秆粉碎还田的重要工序,切割器作为茎杆切割的核心部件,其性能的好坏直接影响木薯茎杆切割的质量以及能量的损耗,开展木薯茎杆切割机理的仿真研究对切割装备的研制有着重要的现实意义。在传统研究中,主要都侧重于切割器工作原理和结构参数的研究,很少有对在载荷作用下茎杆切割动态过程中应力、应变以及能量等物理量的深入研究。本课题以木薯茎杆作为研究对象,以华南热带农业科学院农业机械研究所木薯收获课题组研制的土槽试验台圆盘式切割器为基础,通过理论分析表明利用有限元对切割动态过程进行仿真的可靠性和实用性。结合常规试验,应用有限元数值模拟技术开展木薯茎杆切割过程的动态仿真,分析木薯茎杆的切割规律,为木薯茎杆切割机器的设计提供技术支撑,并为高粗茎杆作物的机械化收获装备的研制提供新的研究手段和理论依据,对开展茎杆作物的收获和加工装备的研究具有重要的理论价值合格实际应用价值。结合土槽试验台对木薯茎杆切割过程的试验研究,利用显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA建立切割系统有限元模型并进行数值模拟仿真,研究切割过程的动态机理,通过后处理软件,实现动画展示...
【文章来源】：海南大学海南省211工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景
1.2 研究目的及意义
1.2.1 木薯机械化收获的必要性
1.2.2 研究木薯茎杆切割仿真的价值和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 有限元分析技术在农业作物中的应用
1.3.2 植物茎杆切割仿真研究
1.4 主要研究内容和方法
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
1.5 拟解决的关键问题和创新点
1.5.1 拟解决的关键问题
1.5.2 创新点
1.6 本章小结
第2章 木薯茎杆数字模型的建立
2.1 研究目的和要求
2.2 ANSYS和LS-DYNA简介
2.3 木薯茎杆物理结构参数
2.4 木薯茎杆力学特性参数
2.5 木薯茎杆数字建模
2.5.1 木薯茎杆模型的简化
2.5.2 数字模型的建立
2.6 讨论与分析
2.7 本章小结
第3章 圆盘式切割器数字模型的建立
3.1 研究目的和要求
3.2 圆盘式切割器结构参数
3.3 圆盘式切割器的数字建模
3.3.1 单元类型的选取
3.3.2 材料模型的确定
3.3.3 建立几何模型
3.4 讨论与分析
3.5 本章小结
第4章 木薯茎杆切割系统运动学模型和仿真模型的建立
4.1 研究目的和要求
4.2 切割器运动学模型的建立
4.2.1 切割器运动方程
4.2.2 切割器不漏割条件的建立
4.2.3 避免刀盘与茎杆相碰撞条件的建立
4.3 切割过程中木薯茎杆与切割器的受力分析
4.3.1 木薯茎杆的受力分析
4.3.2 木薯茎杆切割面的受力分析
4.3.3 切割阶段切割器刀片的受力分析
4.4 切割过程有限元分析相关算法选择
4.4.1 控制方程与有限元空间离散
4.4.2 显式时间积分与时间步长控制
4.4.3 沙漏粘性阻尼与人工体积粘性控制
4.4.4 动态接触及其定义
4.5 切割系统有限元模型的构建
4.5.1 切割系统模型的简化
4.5.2 数字模型的网格划分和生成PART
4.5.3 施加载荷和约束
4.5.4 定义切割器与木薯茎杆之间的接触
4.5.5 求解与求解控制
4.6 本章小结
第5章 木薯茎杆切割过程的数值模拟仿真与试验
5.1 切割器切割木薯茎杆模型的合理性探索
5.1.1 切割器切割力结果分析
5.1.2 仿真结果分析
5.2 圆盘式切割器切割木薯茎杆系统模型的验证
5.2.1 沙漏能的时间历程曲线
5.2.2 仿真结果数据和真实试验结果数据的比较分析
5.3 数值模拟仿真结果的应力分析
5.4 数值模拟仿真结果的应变分析
5.5 数值模拟仿真结果的最大切割力分析
5.6 数值模拟仿真结果的能量分析
5.7 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]岩土类材料应变分析与基于极限应变判据的极限分析[J]. 阿比尔的,冯夏庭,郑颖人,辛建平. 岩石力学与工程学报. 2015(08)
[2]基于ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真[J]. 齐龙,张岩,梁仲维,马旭. 农机化研究. 2015(07)
[3]基于ANSYS/LS-DYNA的滚刀式甜高粱切割器动力学仿真[J]. 李晓栋,方宪法,韩增德,张子瑞,刘贵明,崔俊伟,乔晓东,韩科立. 中国农业科技导报. 2015(03)
[4]木薯茎秆机械力学特性试验研究[J]. 薛忠,郭向明,黄正明,王槊,邓干然,张劲. 中国农机化学报. 2014(01)
[5]我国农业机械的能耗分析及节能减排研究[J]. 蓝卫星. 中国高新技术企业. 2013(17)
[6]木薯收获机械研究进展与分析[J]. 黄晖,崔振德,张园,薛忠. 中国热带农业. 2012(06)
[7]我国农业机械能耗现状分析及节能减排技术[J]. 刘向新,周亚立,翟超,闫向辉,赵岩. 农机化研究. 2012(04)
[8]木薯力学特性测试[J]. 杨望,杨坚,郑晓婷,王秋羽,贾丰云,赵家琦. 农业工程学报. 2011(S2)
[9]基于ANSYS/LS-DYNA的转子铣刀茎秆切割试验[J]. 刁培松,袁彩云,张道林,路鲁,李盼. 农机化研究. 2011(12)
[10]甘蔗切割过程的有限元仿真[J]. 黄汉东,王玉兴,唐艳芹,赵锋,孔祥发. 农业工程学报. 2011(02)
硕士论文
[1]基于ANSYS/LS-DYNA的圆锯片锯切过程仿真研究[D]. 蒋连琼.广西大学 2013
[2]基于正交实验的花岗石高效锯切技术实验研究[D]. 李希朝.山东大学 2010
[3]轴类零件轧制有限元数值模拟[D]. 张庆恒.河北工程大学 2010
[4]基于ANSYS的线材滚弯过程的数值分析及优化设计[D]. 卢楚才.浙江工业大学 2010
[5]仿生机器人触须传感器的建模与仿真研究[D]. 周韶威.南京航空航天大学 2010
[6]基于运动学仿真的单圆盘甘蔗切割器影响切割性能的机理研究[D]. 吕勇.广西大学 2007
[7]基于有限元法的锯齿式芦竹切割器切割机理研究[D]. 廖宜涛.华中农业大学 2007
[8]沙生灌木圆盘式切割器切割对比试验研究[D]. 万其号.内蒙古农业大学 2007
[9]单圆盘甘蔗收割机切割器切割破头率影响因素的试验研究与机理分析[D]. 陈国晶.广西大学 2006
[10]双圆弧弧齿锥齿轮接触应力的有限元分析[D]. 雷镭.天津工业大学 2006
本文编号：3641648
【文章来源】：海南大学海南省211工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景
1.2 研究目的及意义
1.2.1 木薯机械化收获的必要性
1.2.2 研究木薯茎杆切割仿真的价值和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 有限元分析技术在农业作物中的应用
1.3.2 植物茎杆切割仿真研究
1.4 主要研究内容和方法
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
1.5 拟解决的关键问题和创新点
1.5.1 拟解决的关键问题
1.5.2 创新点
1.6 本章小结
第2章 木薯茎杆数字模型的建立
2.1 研究目的和要求
2.2 ANSYS和LS-DYNA简介
2.3 木薯茎杆物理结构参数
2.4 木薯茎杆力学特性参数
2.5 木薯茎杆数字建模
2.5.1 木薯茎杆模型的简化
2.5.2 数字模型的建立
2.6 讨论与分析
2.7 本章小结
第3章 圆盘式切割器数字模型的建立
3.1 研究目的和要求
3.2 圆盘式切割器结构参数
3.3 圆盘式切割器的数字建模
3.3.1 单元类型的选取
3.3.2 材料模型的确定
3.3.3 建立几何模型
3.4 讨论与分析
3.5 本章小结
第4章 木薯茎杆切割系统运动学模型和仿真模型的建立
4.1 研究目的和要求
4.2 切割器运动学模型的建立
4.2.1 切割器运动方程
4.2.2 切割器不漏割条件的建立
4.2.3 避免刀盘与茎杆相碰撞条件的建立
4.3 切割过程中木薯茎杆与切割器的受力分析
4.3.1 木薯茎杆的受力分析
4.3.2 木薯茎杆切割面的受力分析
4.3.3 切割阶段切割器刀片的受力分析
4.4 切割过程有限元分析相关算法选择
4.4.1 控制方程与有限元空间离散
4.4.2 显式时间积分与时间步长控制
4.4.3 沙漏粘性阻尼与人工体积粘性控制
4.4.4 动态接触及其定义
4.5 切割系统有限元模型的构建
4.5.1 切割系统模型的简化
4.5.2 数字模型的网格划分和生成PART
4.5.3 施加载荷和约束
4.5.4 定义切割器与木薯茎杆之间的接触
4.5.5 求解与求解控制
4.6 本章小结
第5章 木薯茎杆切割过程的数值模拟仿真与试验
5.1 切割器切割木薯茎杆模型的合理性探索
5.1.1 切割器切割力结果分析
5.1.2 仿真结果分析
5.2 圆盘式切割器切割木薯茎杆系统模型的验证
5.2.1 沙漏能的时间历程曲线
5.2.2 仿真结果数据和真实试验结果数据的比较分析
5.3 数值模拟仿真结果的应力分析
5.4 数值模拟仿真结果的应变分析
5.5 数值模拟仿真结果的最大切割力分析
5.6 数值模拟仿真结果的能量分析
5.7 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]岩土类材料应变分析与基于极限应变判据的极限分析[J]. 阿比尔的,冯夏庭,郑颖人,辛建平. 岩石力学与工程学报. 2015(08)
[2]基于ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真[J]. 齐龙,张岩,梁仲维,马旭. 农机化研究. 2015(07)
[3]基于ANSYS/LS-DYNA的滚刀式甜高粱切割器动力学仿真[J]. 李晓栋,方宪法,韩增德,张子瑞,刘贵明,崔俊伟,乔晓东,韩科立. 中国农业科技导报. 2015(03)
[4]木薯茎秆机械力学特性试验研究[J]. 薛忠,郭向明,黄正明,王槊,邓干然,张劲. 中国农机化学报. 2014(01)
[5]我国农业机械的能耗分析及节能减排研究[J]. 蓝卫星. 中国高新技术企业. 2013(17)
[6]木薯收获机械研究进展与分析[J]. 黄晖,崔振德,张园,薛忠. 中国热带农业. 2012(06)
[7]我国农业机械能耗现状分析及节能减排技术[J]. 刘向新,周亚立,翟超,闫向辉,赵岩. 农机化研究. 2012(04)
[8]木薯力学特性测试[J]. 杨望,杨坚,郑晓婷,王秋羽,贾丰云,赵家琦. 农业工程学报. 2011(S2)
[9]基于ANSYS/LS-DYNA的转子铣刀茎秆切割试验[J]. 刁培松,袁彩云,张道林,路鲁,李盼. 农机化研究. 2011(12)
[10]甘蔗切割过程的有限元仿真[J]. 黄汉东,王玉兴,唐艳芹,赵锋,孔祥发. 农业工程学报. 2011(02)
硕士论文
[1]基于ANSYS/LS-DYNA的圆锯片锯切过程仿真研究[D]. 蒋连琼.广西大学 2013
[2]基于正交实验的花岗石高效锯切技术实验研究[D]. 李希朝.山东大学 2010
[3]轴类零件轧制有限元数值模拟[D]. 张庆恒.河北工程大学 2010
[4]基于ANSYS的线材滚弯过程的数值分析及优化设计[D]. 卢楚才.浙江工业大学 2010
[5]仿生机器人触须传感器的建模与仿真研究[D]. 周韶威.南京航空航天大学 2010
[6]基于运动学仿真的单圆盘甘蔗切割器影响切割性能的机理研究[D]. 吕勇.广西大学 2007
[7]基于有限元法的锯齿式芦竹切割器切割机理研究[D]. 廖宜涛.华中农业大学 2007
[8]沙生灌木圆盘式切割器切割对比试验研究[D]. 万其号.内蒙古农业大学 2007
[9]单圆盘甘蔗收割机切割器切割破头率影响因素的试验研究与机理分析[D]. 陈国晶.广西大学 2006
[10]双圆弧弧齿锥齿轮接触应力的有限元分析[D]. 雷镭.天津工业大学 2006
本文编号：3641648
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3641648.html
