基于約束方程的實(shí)體-板連接超單元研究及大型播種機(jī)結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、隨著保護(hù)性耕作理論的發(fā)展，免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)和研究越來越受到人們的重視，其中機(jī)械零件的剛度和強(qiáng)度計(jì)算是播種機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。使用有限元法對(duì)播種機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，可以模擬播種機(jī)組的結(jié)構(gòu)和功能，并進(jìn)行有效的分析和優(yōu)化，為改善播種機(jī)結(jié)構(gòu)性能提供了保證。
　　本文選題來源于國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃（輪作區(qū)玉米智能免耕播種機(jī)研制與示范（2011BAD20B09-1）），針對(duì)免耕播種機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了有限元分析模型和分析方法的研究，

2、在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了兩種免耕播種機(jī)的有限元分析。主要研究工作如下：
　　1.首先以2BMF-8型免耕播種機(jī)為研究對(duì)象，根據(jù)播種機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用Pro/E軟件建模并進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，導(dǎo)入ANSYS軟件建立以板殼單元為基礎(chǔ)的有限元模型，并重點(diǎn)模擬部件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系和鎮(zhèn)壓裝置彈簧系統(tǒng)。根據(jù)播種機(jī)工作工況下實(shí)際承載情況進(jìn)行有限元分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行討論。分析結(jié)果表明，播種機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力值小于材料許用應(yīng)力。然后針對(duì)播種機(jī)機(jī)架進(jìn)行模態(tài)分析，得到機(jī)架固有頻

3、率和振型，為播種機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　2.進(jìn)行了三維實(shí)體單元與板殼單元的組合建模研究。針對(duì)實(shí)體單元和板殼單元自由度不連續(xù)問題進(jìn)行研究，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)位移協(xié)調(diào)條件建立了不同單元自由度之間的關(guān)系，并進(jìn)一步建立了多點(diǎn)位移的約束方程,應(yīng)用APDL語言建立三維實(shí)體單元與板殼單元組合模型，并進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明該方法具有較高的計(jì)算精度。
　　3.采用子結(jié)構(gòu)技術(shù)形成體單元與板殼單元的組合單元，基于約束方程對(duì)組合單元的剛度矩

4、陣進(jìn)行了修改，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自由度凝聚，生成了體單元與板殼單元組合的超單元?jiǎng)偠染仃嚒?br>　　4.利用實(shí)體-板連接單元組合建模方法建立2BMF-12型折疊式免耕播種機(jī)有限元模型，分別選擇工作、運(yùn)輸和舉升三種工況進(jìn)行靜力分析，并討論三種不同工況下的應(yīng)力分布和變形情況。然后對(duì)工作和運(yùn)輸兩種狀態(tài)下的播種機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析，掌握播種機(jī)組結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)2BMF-12型折疊式免耕播種機(jī)提出合理的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，為播種機(jī)下