旋耕入土部件有限元仿真研究与关键参数优化

摘要：

针对旋耕入土部件易受到较大的冲击和载荷,存在结构弯曲变形和切削功耗大等问题,基于Ansys Work-bench 对旋耕入土部件进行静力学、模态与疲劳仿真分析,并通过 LS-DYNA 中 SPH 无网格法模拟旋耕刀具切削土壤的动力学过程.设计正交仿真试验,通过响应面法对其关键设计参数进行优化,降低切削功耗,为旋耕刀具的进一步试验研究提供依据.研究结果表明:旋耕刀最大位移变形值为 1.2133mm,发生在正切刃处;最大应力值为 181.52MPa,发生在背缘曲线与刀柄连接处;最小疲劳寿命位置与最大应力位置相近;模态分析中前 6 阶的固有频率为 133.77～1824.1Hz,第 5 阶模态振幅达到最大 198.37mm,变形严重.SPH 法切削土壤过程得到能量、切削阻力等变化规律,并通过正交仿真试验和响应面法求解最优参数组合,弯折点包角 30°、侧切刃弯折线方向角 51°和弯折角 120°,此时最小功耗为 0.181kW.

关键词：旋耕刀具、静力学、模态、动力学、SPH、响应面法

所属期刊栏目：45

分类号：S222.3;S220.3(农业机械及农具)

资助基金：国家自然科学基金;国家新材料生产应用示范平台建设项目

在线出版日期：2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：36-42