基于ANSYS/LS-DYNA的圆锯片锯切过程仿真研究
发布时间：2022-12-04 05:21
绿篱修剪刀具是车载式绿篱修剪机的关键部件之一,刀具的耐用度和稳定性的好坏直接影响修剪质量和作业效率,同时也关系到已修剪绿篱是否能顺利、正常的生长,而且也是保证安全生产的关键因素。计算机仿真技术的迅速发展为刀具切割过程的深入研究提供了有力的工具,不仅有利于对切割机理的理解,而且对获取相关参数也有巨大的帮助,能够得到很多用实验方法不容易或者是不能获取的结果信息。 本研究以课题组设计的回转式切割器选用的刀具圆锯片为研究对象,对圆锯片锯切枝条的过程基于ANSYS/LS-DYNA进行显式动态的数值模拟仿真。在查阅大量研究资料和掌握软件应用的基础上,从建模、网格划分、材料本构选择、加载到求解过程均进行了大量的摸索和总结,最终建立了合理的圆锯片锯切系统的有限元模型,实现了圆锯片锯切枝条过程的显式动力学仿真,并通过动画、曲线等表现手段展示了仿真结果,仿真结果与实际加工情况基本相符。 通过对一定工况下的仿真结果和真实试验结果的对比分析,验证了本研究在有限元单元类型、材料模型及材料参数选择上的合理性。在此基础上,对锯切力进行单因素锯切数值模拟实验,得出不同参数情况下的锯切过程的应力云图、锯切力...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 绿篱修剪设备的研究现状及其发展趋势
1.2.2 圆锯片锯切技术研究现状
1.2.3 数值模拟技术在切削过程中的应用现状
1.3 课题研究内容
1.4 课题来源
第二章 圆锯片锯切枝条的显式动力有限元模型的建立与研究
2.1 锯切系统模型构建
2.1.1 锯切模型的简化
2.1.2 建立几何模型
2.1.3 建立物理模型
2.2 圆锯片锯切枝条模型合理性探索
2.2.1 圆锯片锯切力结果分析
2.2.2 圆锯片锯切过程的运动轨迹分析
2.2.3 枝条在锯切过程中的受力和节点运动情况
2.3 圆锯片锯切枝条模型验证
2.3.1 沙漏能时程曲线
2.3.2 仿真结果数据与实测试验结果的比较分析
2.4 本章小结
第三章 圆锯片锯切过程的仿真与分析
3.1 锯切力随锯切转速变化规律数值仿真与分析
3.2 锯切力随进锯速度变化规律数值仿真与分析
3.3 枝条因素对锯切力的影响规律数值仿真与分析
3.3.1 锯切力随枝条直径变化规律数值仿真与分析
3.3.2 锯切力随枝条排列方式变化规律数值仿真与分析
3.4 合理切削用量的选择研究
3.4.1 分析锯切性能的虚拟正交实验
3.4.2 进锯速度及其与锯切转速之间的合理匹配
3.4.3 临界切断速度的数值仿真研究
3.5 圆锯片的失效分析
3.5.1 圆锯片的失效形式和原因
3.5.2 断续锯切过程分析
3.5.3 圆锯片的动态失稳分析
3.6 本章小结
第四章 基于ANSYS的圆锯片模态分析和优化
4.1 有限元振动分析模型
4.2 圆锯片固有频率和振型的分析
4.2.1 圆锯片建模和网格化分
4.2.2 加载约束并求解
4.2.3 查看模态分析结果
4.3 夹盘直径对圆锯片固有频率的影响
4.4 基于ANSYS的拓扑优化
4.4.1 圆锯片拓扑优化过程
4.4.2 圆锯片拓扑优化结果分析
4.5 圆锯片基体结构的优化
4.5.1 圆锯片有孔模型及其模态分析结果
4.5.3 对比结果分析
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]常见绿篱修剪设备研究[J]. 蒋连琼,王小纯,唐秋艳,魏倩. 湖南农机. 2013(03)
[2]基于ANSYS/LS-DYNA的果树剪枝动力学仿真分析[J]. 周波,樊啟洲,陈宝龙. 湖北农业科学. 2012(13)
[3]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)
[4]切削方向对木材切削力的影响[J]. 张占宽,彭晓瑞,李伟光,曾娟,王宝刚. 木材工业. 2011(06)
[5]入土切割对甘蔗切割过程影响的仿真试验[J]. 杨望,杨坚,刘增汉,梁兆新,莫建霖. 农业工程学报. 2011(08)
[6]金刚石圆锯片的动态特性研究[J]. 赵民,郎希影,周青. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2011(04)
[7]金刚石圆锯片锯切花岗石的切削力双因素实验研究[J]. 夏继梅. 现代制造工程. 2011(05)
[8]截齿截割煤岩的LSDYNA仿真模拟[J]. 周游,李国顺,唐进元. 工程设计学报. 2011(02)
[9]移动式绿篱修剪机设计[J]. 王伟,唐传茵,张宏,马少辉,杜志高. 农机化研究. 2010(06)
[10]基于LS-DYNA采煤机镐型截齿截割有限元分析[J]. 王峥荣,熊晓燕,张宏,陈冬冰. 振动.测试与诊断. 2010(02)
硕士论文
[1]圆锯机锯切金属过程力能参数计算研究[D]. 林学杰.中南大学 2012
[2]小提琴的振动及声学特性分析研究[D]. 刘雷峰.华南理工大学 2012
[3]花岗石超薄型板材锯解关键技术研究[D]. 赵兴虎.山东大学 2011
[4]立式圆盘锯床的研发及其关键部件的特性分析[D]. 张继深.浙江大学 2011
[5]掘进机截割头破岩过程数值模拟技术研究[D]. 李发泉.辽宁工程技术大学 2011
[6]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
[7]轴类零件轧制有限元数值模拟[D]. 张庆恒.河北工程大学 2010
[8]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
[9]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
[10]绿篱修剪移动机器人控制系统研究[D]. 贺婷.南京林业大学 2010
本文编号：3707673
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 绿篱修剪设备的研究现状及其发展趋势
1.2.2 圆锯片锯切技术研究现状
1.2.3 数值模拟技术在切削过程中的应用现状
1.3 课题研究内容
1.4 课题来源
第二章 圆锯片锯切枝条的显式动力有限元模型的建立与研究
2.1 锯切系统模型构建
2.1.1 锯切模型的简化
2.1.2 建立几何模型
2.1.3 建立物理模型
2.2 圆锯片锯切枝条模型合理性探索
2.2.1 圆锯片锯切力结果分析
2.2.2 圆锯片锯切过程的运动轨迹分析
2.2.3 枝条在锯切过程中的受力和节点运动情况
2.3 圆锯片锯切枝条模型验证
2.3.1 沙漏能时程曲线
2.3.2 仿真结果数据与实测试验结果的比较分析
2.4 本章小结
第三章 圆锯片锯切过程的仿真与分析
3.1 锯切力随锯切转速变化规律数值仿真与分析
3.2 锯切力随进锯速度变化规律数值仿真与分析
3.3 枝条因素对锯切力的影响规律数值仿真与分析
3.3.1 锯切力随枝条直径变化规律数值仿真与分析
3.3.2 锯切力随枝条排列方式变化规律数值仿真与分析
3.4 合理切削用量的选择研究
3.4.1 分析锯切性能的虚拟正交实验
3.4.2 进锯速度及其与锯切转速之间的合理匹配
3.4.3 临界切断速度的数值仿真研究
3.5 圆锯片的失效分析
3.5.1 圆锯片的失效形式和原因
3.5.2 断续锯切过程分析
3.5.3 圆锯片的动态失稳分析
3.6 本章小结
第四章 基于ANSYS的圆锯片模态分析和优化
4.1 有限元振动分析模型
4.2 圆锯片固有频率和振型的分析
4.2.1 圆锯片建模和网格化分
4.2.2 加载约束并求解
4.2.3 查看模态分析结果
4.3 夹盘直径对圆锯片固有频率的影响
4.4 基于ANSYS的拓扑优化
4.4.1 圆锯片拓扑优化过程
4.4.2 圆锯片拓扑优化结果分析
4.5 圆锯片基体结构的优化
4.5.1 圆锯片有孔模型及其模态分析结果
4.5.3 对比结果分析
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]常见绿篱修剪设备研究[J]. 蒋连琼,王小纯,唐秋艳,魏倩. 湖南农机. 2013(03)
[2]基于ANSYS/LS-DYNA的果树剪枝动力学仿真分析[J]. 周波,樊啟洲,陈宝龙. 湖北农业科学. 2012(13)
[3]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)
[4]切削方向对木材切削力的影响[J]. 张占宽,彭晓瑞,李伟光,曾娟,王宝刚. 木材工业. 2011(06)
[5]入土切割对甘蔗切割过程影响的仿真试验[J]. 杨望,杨坚,刘增汉,梁兆新,莫建霖. 农业工程学报. 2011(08)
[6]金刚石圆锯片的动态特性研究[J]. 赵民,郎希影,周青. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2011(04)
[7]金刚石圆锯片锯切花岗石的切削力双因素实验研究[J]. 夏继梅. 现代制造工程. 2011(05)
[8]截齿截割煤岩的LSDYNA仿真模拟[J]. 周游,李国顺,唐进元. 工程设计学报. 2011(02)
[9]移动式绿篱修剪机设计[J]. 王伟,唐传茵,张宏,马少辉,杜志高. 农机化研究. 2010(06)
[10]基于LS-DYNA采煤机镐型截齿截割有限元分析[J]. 王峥荣,熊晓燕,张宏,陈冬冰. 振动.测试与诊断. 2010(02)
硕士论文
[1]圆锯机锯切金属过程力能参数计算研究[D]. 林学杰.中南大学 2012
[2]小提琴的振动及声学特性分析研究[D]. 刘雷峰.华南理工大学 2012
[3]花岗石超薄型板材锯解关键技术研究[D]. 赵兴虎.山东大学 2011
[4]立式圆盘锯床的研发及其关键部件的特性分析[D]. 张继深.浙江大学 2011
[5]掘进机截割头破岩过程数值模拟技术研究[D]. 李发泉.辽宁工程技术大学 2011
[6]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
[7]轴类零件轧制有限元数值模拟[D]. 张庆恒.河北工程大学 2010
[8]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
[9]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
[10]绿篱修剪移动机器人控制系统研究[D]. 贺婷.南京林业大学 2010
本文编号：3707673
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3707673.html
