基于SPH算法的微耕機旋耕刀有限元仿真與優(yōu)化.pdf

1、微型耕耘機(微耕機)具有體積小、重量輕和操縱使用方便等優(yōu)點,適宜在丘陵山地小面積田地作業(yè),在我國有著廣泛的應用前景。微型耕耘機的動力最終傳遞給旋耕刀,使旋耕刀與土壤間相互作用,實現(xiàn)翻土和碎土并改善土壤結構、消滅雜草、覆蓋殘茬以及改良土壤。因此。為了獲得理想的翻土、碎土和混土性能,并減小旋耕阻力,必須對旋耕刀的結構參數(shù)和工作參數(shù)進行理論分析和優(yōu)化設計。
　　 本論文以重慶市土壤為例,運用光滑質點流體動力學SPH(Smoothed

2、ParticleHydrodynamics,SPH)算法以及有限單元法開展了旋耕刀切削土壤數(shù)值模擬仿真。研究主要內(nèi)容如下:
　　 (1)運用有限元分析軟件ANSYS對旋耕刀進行了靜力分析。得到了旋耕刀受力時應力最大值在刀柄與側切刃連接處、旋耕刀最大變形發(fā)生在正切部。
　　 (2)運用SPH算法和顯式非線性有限元分析軟件,采用MAT147土壤材料模型,模擬了旋耕刀切削土壤過程,得到了切削過程中旋耕刀和土壤的應力、切削阻力以

3、及功耗曲線。
　　 (3)對比分析了旋耕刀運動速度、耕作深度以及工作幅寬對功耗的影響,列出了旋耕刀結構和運動參數(shù)表。
　　 (4)通過旋耕刀切削土壤過程模擬,分析了不同彎折角對功耗的影響,并在旋耕刀刀柄和側切刃連接處添加了對稱過渡圓角,降低了應力集中,提高了旋耕刀使用強度。
　　 本文采用SPH算法對旋耕刀切削土壤過程進行了數(shù)值仿真模擬,研究了土壤SPH粒子在旋耕刀片作用下破壞過程,得出了在切削過程中土壤和旋耕刀