基于有限元法的鋸齒式蘆竹切割器切割機理研究.pdf

1、本文以蘆竹為研究對象，以華中農(nóng)業(yè)大學工程技術學院蘆竹機械化收割課題組研制的鋸齒鏈式蘆竹收割機的切割器為基礎，通過理論分析與試驗相結合，應用有限元數(shù)值模擬技術開展蘆竹切割過程的動態(tài)模擬，分析蘆竹的切割規(guī)律，為蘆竹收割機切割器的設計提供技術支撐，并為高粗莖稈作物的機械化收獲裝備的研發(fā)提供新的研究方法和理論依據(jù)，對開展莖稈作物收獲和加工裝備的研究具有重要的理論價值和實際應用價值。主要研究內容包括： (1)試驗測定并分析了收獲期蘆竹底部

2、莖稈的幾何參數(shù)和物理力學參數(shù)。包括：①統(tǒng)計測量底部莖稈的平均節(jié)間距、內外徑、節(jié)隔厚度等幾何參數(shù)；②測定收獲期蘆竹含水率在11.4％-17.8％范圍內，密度約為0.55g/cm3；③測定了收獲期的蘆竹底部莖稈的順紋拉伸、壓縮、彎曲的破壞應力和彈性模量。試驗分析得出蘆竹材料呈現(xiàn)一定的非線性、脆斷性、橫觀各向同性；確定了蘆竹的12個彈性力學特性常數(shù)，推導出了蘆竹的彈性矩陣常數(shù)。 (2)運用理論分析、高速攝影和有限元法相結合的方法，分析

3、了蘆竹的切割過程，確定了切割過程數(shù)值模擬的相關算法，建立了模擬蘆竹鋸切過程的有限元模型。包括：①蘆竹切割過程分為動刀片上鋸齒鉗住蘆竹、嵌入蘆竹、切割蘆竹等三個階段的確定及其鋸片受力情況的分析；②蘆竹材料的彈性系數(shù)矩陣和依據(jù)米塞斯屈服準則下彈塑性材料的本構方程的構建；③基于ANSYS/LS-DYNA的切割模型的建立及其用以求解有限元模型K文件的獲取。研究結果揭示了蘆竹切割過程的規(guī)律，建立了基于顯式動力學的蘆竹切割過程的有限元法模擬模型，為