木薯收獲是木薯產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié),莖桿切割是不僅木薯收獲而且秸稈粉碎還田的重要工序,切割器作為莖桿切割的核心部件,其性能的好壞直接影響木薯莖桿切割的質(zhì)量以及能量的損耗,開展木薯莖桿切割機(jī)理的仿真研究對(duì)切割裝備的研制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。在傳統(tǒng)研究中,主要都側(cè)重于切割器工作原理和結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究,很少有對(duì)在載荷作用下莖桿切割動(dòng)態(tài)過程中應(yīng)力、應(yīng)變以及能量等物理量的深入研究。本課題以木薯莖桿作為研究對(duì)象,以華南熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所木薯收獲課題組研制的土槽試驗(yàn)臺(tái)圓盤式切割器為基礎(chǔ),通過理論分析表明利用有限元對(duì)切割動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行仿真的可靠性和實(shí)用性。結(jié)合常規(guī)試驗(yàn),應(yīng)用有限元數(shù)值模擬技術(shù)開展木薯莖桿切割過程的動(dòng)態(tài)仿真,分析木薯莖桿的切割規(guī)律,為木薯莖桿切割機(jī)器的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐,并為高粗莖桿作物的機(jī)械化收獲裝備的研制提供新的研究手段和理論依據(jù),對(duì)開展莖桿作物的收獲和加工裝備的研究具有重要的理論價(jià)值合格實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。結(jié)合土槽試驗(yàn)臺(tái)對(duì)木薯莖桿切割過程的試驗(yàn)研究,利用顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS/LS-DYNA建立切割系統(tǒng)有限元模型并進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,研究切割過程的動(dòng)態(tài)機(jī)理,通過后處理軟件,實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫展示... 

【文章來源】：海南大學(xué)海南省211工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 本課題的研究背景
    1.2 研究目的及意義
        1.2.1 木薯機(jī)械化收獲的必要性
        1.2.2 研究木薯莖桿切割仿真的價(jià)值和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 有限元分析技術(shù)在農(nóng)業(yè)作物中的應(yīng)用
        1.3.2 植物莖桿切割仿真研究
    1.4 主要研究內(nèi)容和方法
        1.4.1 主要研究內(nèi)容
        1.4.2 研究方法
        1.4.3 技術(shù)路線
    1.5 擬解決的關(guān)鍵問題和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 擬解決的關(guān)鍵問題
        1.5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    1.6 本章小結(jié)
第2章 木薯莖桿數(shù)字模型的建立
    2.1 研究目的和要求
    2.2 ANSYS和LS-DYNA簡介
    2.3 木薯莖桿物理結(jié)構(gòu)參數(shù)
    2.4 木薯莖桿力學(xué)特性參數(shù)
    2.5 木薯莖桿數(shù)字建模
        2.5.1 木薯莖桿模型的簡化
        2.5.2 數(shù)字模型的建立
    2.6 討論與分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 圓盤式切割器數(shù)字模型的建立
    3.1 研究目的和要求
    3.2 圓盤式切割器結(jié)構(gòu)參數(shù)
    3.3 圓盤式切割器的數(shù)字建模
        3.3.1 單元類型的選取
        3.3.2 材料模型的確定
        3.3.3 建立幾何模型
    3.4 討論與分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 木薯莖桿切割系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和仿真模型的建立
    4.1 研究目的和要求
    4.2 切割器運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立
        4.2.1 切割器運(yùn)動(dòng)方程
        4.2.2 切割器不漏割條件的建立
        4.2.3 避免刀盤與莖桿相碰撞條件的建立
    4.3 切割過程中木薯莖桿與切割器的受力分析
        4.3.1 木薯莖桿的受力分析
        4.3.2 木薯莖桿切割面的受力分析
        4.3.3 切割階段切割器刀片的受力分析
    4.4 切割過程有限元分析相關(guān)算法選擇
        4.4.1 控制方程與有限元空間離散
        4.4.2 顯式時(shí)間積分與時(shí)間步長控制
        4.4.3 沙漏粘性阻尼與人工體積粘性控制
        4.4.4 動(dòng)態(tài)接觸及其定義
    4.5 切割系統(tǒng)有限元模型的構(gòu)建
        4.5.1 切割系統(tǒng)模型的簡化
        4.5.2 數(shù)字模型的網(wǎng)格劃分和生成PART
        4.5.3 施加載荷和約束
        4.5.4 定義切割器與木薯莖桿之間的接觸
        4.5.5 求解與求解控制
    4.6 本章小結(jié)
第5章 木薯莖桿切割過程的數(shù)值模擬仿真與試驗(yàn)
    5.1 切割器切割木薯莖桿模型的合理性探索
        5.1.1 切割器切割力結(jié)果分析
        5.1.2 仿真結(jié)果分析
    5.2 圓盤式切割器切割木薯莖桿系統(tǒng)模型的驗(yàn)證
        5.2.1 沙漏能的時(shí)間歷程曲線
        5.2.2 仿真結(jié)果數(shù)據(jù)和真實(shí)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的比較分析
    5.3 數(shù)值模擬仿真結(jié)果的應(yīng)力分析
    5.4 數(shù)值模擬仿真結(jié)果的應(yīng)變分析
    5.5 數(shù)值模擬仿真結(jié)果的最大切割力分析
    5.6 數(shù)值模擬仿真結(jié)果的能量分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]巖土類材料應(yīng)變分析與基于極限應(yīng)變判據(jù)的極限分析[J]. 阿比爾的,馮夏庭,鄭穎人,辛建平.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(08)
[2]基于ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真[J]. 齊龍,張巖,梁仲維,馬旭.  農(nóng)機(jī)化研究. 2015(07)
[3]基于ANSYS/LS-DYNA的滾刀式甜高粱切割器動(dòng)力學(xué)仿真[J]. 李曉棟,方憲法,韓增德,張子瑞,劉貴明,崔俊偉,喬曉東,韓科立.  中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào). 2015(03)
[4]木薯莖稈機(jī)械力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]. 薛忠,郭向明,黃正明,王槊,鄧干然,張勁.  中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2014(01)
[5]我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的能耗分析及節(jié)能減排研究[J]. 藍(lán)衛(wèi)星.  中國高新技術(shù)企業(yè). 2013(17)
[6]木薯收獲機(jī)械研究進(jìn)展與分析[J]. 黃暉,崔振德,張園,薛忠.  中國熱帶農(nóng)業(yè). 2012(06)
[7]我國農(nóng)業(yè)機(jī)械能耗現(xiàn)狀分析及節(jié)能減排技術(shù)[J]. 劉向新,周亞立,翟超,閆向輝,趙巖.  農(nóng)機(jī)化研究. 2012(04)
[8]木薯力學(xué)特性測(cè)試[J]. 楊望,楊堅(jiān),鄭曉婷,王秋羽,賈豐云,趙家琦.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2011(S2)
[9]基于ANSYS/LS-DYNA的轉(zhuǎn)子銑刀莖稈切割試驗(yàn)[J]. 刁培松,袁彩云,張道林,路魯,李盼.  農(nóng)機(jī)化研究. 2011(12)
[10]甘蔗切割過程的有限元仿真[J]. 黃漢東,王玉興,唐艷芹,趙鋒,孔祥發(fā).  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2011(02)

碩士論文
[1]基于ANSYS/LS-DYNA的圓鋸片鋸切過程仿真研究[D]. 蔣連瓊.廣西大學(xué) 2013
[2]基于正交實(shí)驗(yàn)的花崗石高效鋸切技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李希朝.山東大學(xué) 2010
[3]軸類零件軋制有限元數(shù)值模擬[D]. 張慶恒.河北工程大學(xué) 2010
[4]基于ANSYS的線材滾彎過程的數(shù)值分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 盧楚才.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
[5]仿生機(jī)器人觸須傳感器的建模與仿真研究[D]. 周韶威.南京航空航天大學(xué) 2010
[6]基于運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的單圓盤甘蔗切割器影響切割性能的機(jī)理研究[D]. 呂勇.廣西大學(xué) 2007
[7]基于有限元法的鋸齒式蘆竹切割器切割機(jī)理研究[D]. 廖宜濤.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2007
[8]沙生灌木圓盤式切割器切割對(duì)比試驗(yàn)研究[D]. 萬其號(hào).內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2007
[9]單圓盤甘蔗收割機(jī)切割器切割破頭率影響因素的試驗(yàn)研究與機(jī)理分析[D]. 陳國晶.廣西大學(xué) 2006
[10]雙圓弧弧齒錐齒輪接觸應(yīng)力的有限元分析[D]. 雷鐳.天津工業(yè)大學(xué) 2006



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