復雜外場條件下擺式犁體長切削壽命關鍵影響因素分析.pdf

1、擺式犁體是高速鏵式犁重要的耕作部件，犁鏵與犁胸是擺式犁體關鍵的耕作部位。因此，研究擺式犁體，尤其是犁鏵/犁胸長切削壽命關鍵影響因素對提高我國高速鏵式犁耕作壽命和糧食生產(chǎn)能力具有非常重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
　　隨著計算科學的發(fā)展，我們現(xiàn)在能夠采用數(shù)值方法來分析犁耕過程中土壤的粘塑性流態(tài)行為，模擬犁體與土壤的相互作用過程，研究不同工況條件下犁體面上機械應力、溫度場、熱應力、耦合應力分布及變化和犁體耕作時的熱力耦合行為，進而探索擺式

2、犁體的長壽命影響機理。目前，研究土壤-犁體曲面相互作用時土壤流態(tài)行為，犁體熱力耦合行為研究較少，相關機理分析也并不多見，為此本課題開展了以下研究工作：
　　1、不同工況條件下，土壤-擺式犁體相互作用特性分析。以擺式犁體為研究對象，選取新疆砂粘土，建立其土壤流變力學模型，采用計算流體動力學方法，研究不同耕深、耕速條件下土壤-擺式犁體相互作用過程、載荷分布特性。結果表明，擺式犁體犁鏵鏵尖區(qū)、犁胸脛刃區(qū)載荷最大；載荷隨著犁體耕深、耕速增

3、加而逐漸變大。計算結果與田間實際作業(yè)較為一致。
　　2、不同工況條件下，擺式犁體犁耕阻力狀況分析。建立擺式犁體三維虛擬立體模型，構建擺式犁體多體動力學計算模型，運用牛頓拉夫孫迭代算法，研究不同工況條件下，擺式犁體犁耕阻力變化狀況和受載特性。結果表明：犁耕阻力隨著犁體耕深、耕速增加而逐漸變大。
　　3、不同工況條件下，擺式犁體耦合耕作性能分析。利用基于有限元分析技術的熱力耦合計算方法，研究不同工況條件下，擺式犁體，尤其是犁鏵鏵

4、尖區(qū)、犁胸脛刃區(qū)，機械應力狀況、耕作溫度變化、熱應力分布及耦合應力影響犁體耕作壽命程度。結果表明：最大機械應力、最高耕作溫度、最大耦合應力均出現(xiàn)在犁體犁鏵鏵尖區(qū)、犁胸脛刃區(qū)；并以此進一步闡明了鏵尖/脛刃區(qū)局部作業(yè)高溫與犁體長壽命的關聯(lián)性。結果表明：熱力耦合應力最大值與機械應力最大值差距明顯，熱載荷對擺式犁體實際受力影響較大，在擺式犁體性能分析中不可忽視。
　　本文首次嘗試采用計算流體動力學方法思想，分析土壤-擺式犁犁體面的相互作用