基于SPH法的板結(jié)土壤反旋鑿切有限元仿真研究.pdf

1、中國(guó)南方山區(qū)丘陵地帶目前或由于受原始土質(zhì)條件限制；或由于勞動(dòng)力流轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)作物疏于管理；或過渡依賴化肥，使得土壤有機(jī)質(zhì)含量和含水量較低，土地板結(jié)十分嚴(yán)重，嚴(yán)重影響山區(qū)丘陵地帶的農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此亟待開發(fā)和研制具有切土扭矩小，耕深大，操作平穩(wěn)的作業(yè)機(jī)械。 為降低板結(jié)土壤深松機(jī)具的作業(yè)功耗，提出了用于小型作業(yè)機(jī)的反旋鑿切加正旋深耕相結(jié)合的耕作機(jī)具。針對(duì)板結(jié)土壤，本文采用有限元法著重分析了反旋鑿切刀的設(shè)計(jì)優(yōu)化，研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部

2、分： 1、結(jié)合機(jī)械土壤動(dòng)力學(xué)和土壤耕作機(jī)械理論的知識(shí)，設(shè)計(jì)出反旋鑿切刀，并探討結(jié)構(gòu)切土角、結(jié)構(gòu)后隙角的取值范圍。 2、結(jié)合LS-DYNA的MAT147材料模型，建立了南方丘陵地帶土壤的材料模型參數(shù)及土壤高速切削有限元數(shù)值仿真模型。采用ANSYS11.0/LS-DYNA軟件，利用SPH法對(duì)反旋鑿切土壤過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。 3、借助于正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行了反旋鑿切刀具刀齒形狀的選擇、刀尖結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化

3、、土壤反旋鑿切高速切削的有限元數(shù)值分析和土壤反旋鑿切刀寬與耕深的關(guān)系匹配。 本文采用SPH法就板結(jié)土壤反旋鑿切刀具的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明SPH方法對(duì)土壤材料進(jìn)行大應(yīng)變、高應(yīng)變率的變形計(jì)算是有效的，在選擇合適的刀齒形狀、結(jié)構(gòu)切土角和結(jié)構(gòu)后隙角后，進(jìn)行機(jī)組前進(jìn)速度和鑿切刀旋轉(zhuǎn)速度以及鑿切刀刀具寬度和耕作深度的合理匹配后，能減低板結(jié)土壤耕作的機(jī)組功率和提高其工作效率。SPH法在反旋鑿切刀優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為今后正旋深耕刀具