基于SPH法的板結土壤反旋鑿切有限元仿真研究.pdf

1、中國南方山區(qū)丘陵地帶目前或由于受原始土質(zhì)條件限制；或由于勞動力流轉，對經(jīng)濟作物疏于管理；或過渡依賴化肥，使得土壤有機質(zhì)含量和含水量較低，土地板結十分嚴重，嚴重影響山區(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)機械。 為降低板結土壤深松機具的作業(yè)功耗，提出了用于小型作業(yè)機的反旋鑿切加正旋深耕相結合的耕作機具。針對板結土壤，本文采用有限元法著重分析了反旋鑿切刀的設計優(yōu)化，研究的內(nèi)容主要包括以下幾個部

2、分： 1、結合機械土壤動力學和土壤耕作機械理論的知識，設計出反旋鑿切刀，并探討結構切土角、結構后隙角的取值范圍。 2、結合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法對反旋鑿切土壤過程進行了三維數(shù)值模擬。 3、借助于正交實驗設計和數(shù)值模擬技術，進行了反旋鑿切刀具刀齒形狀的選擇、刀尖結構參數(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系匹配。 本文采用SPH法就板結土壤反旋鑿切刀具的優(yōu)化設計進行了初步探討。結果表明SPH方法對土壤材料進行大應變、高應變率的變形計算是有效的，在選擇合適的刀齒形狀、結構切土角和結構后隙角后，進行機組前進速度和鑿切刀旋轉速度以及鑿切刀刀具寬度和耕作深度的合理匹配后，能減低板結土壤耕作的機組功率和提高其工作效率。SPH法在反旋鑿切刀優(yōu)化設計中的應用，為今后正旋深耕刀具