基于有限元法的鋸齒式蘆竹切割器切割機(jī)理研究.pdf

1、本文以蘆竹為研究對(duì)象，以華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院蘆竹機(jī)械化收割課題組研制的鋸齒鏈?zhǔn)教J竹收割機(jī)的切割器為基礎(chǔ)，通過理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合，應(yīng)用有限元數(shù)值模擬技術(shù)開展蘆竹切割過程的動(dòng)態(tài)模擬，分析蘆竹的切割規(guī)律，為蘆竹收割機(jī)切割器的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐，并為高粗莖稈作物的機(jī)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(duì)開展莖稈作物收獲和加工裝備的研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容包括： (1)試驗(yàn)測(cè)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(xué)參數(shù)。包括：①統(tǒng)計(jì)測(cè)量底部莖稈的平均節(jié)間距、內(nèi)外徑、節(jié)隔厚度等幾何參數(shù)；②測(cè)定收獲期蘆竹含水率在11.4％-17.8％范圍內(nèi)，密度約為0.55g/cm3；③測(cè)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(yīng)力和彈性模量。試驗(yàn)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(gè)彈性力學(xué)特性常數(shù)，推導(dǎo)出了蘆竹的彈性矩陣常數(shù)。 (2)運(yùn)用理論分析、高速攝影和有限元法相結(jié)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(guān)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(dòng)刀片上鋸齒鉗住蘆竹、嵌入蘆竹、切割蘆竹等三個(gè)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(zhǔn)則下彈塑性材料的本構(gòu)方程的構(gòu)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(jié)果揭示了蘆竹切割過程的規(guī)律，建立了基于顯式動(dòng)力學(xué)的蘆竹切割過程的有限元法模擬模型，為