旋耕入土部件有限元仿真研究与关键参数优化

作者：张雄业; 张立新; 单永超; 王欢; 史雪宾

来源：农机化研究, 2023, 45(11): 36-42.

DOI：10.13427/j.cnki.njyi.2023.11.042

• 旋耕刀具
• 静力学
• 模态
• 动力学
• SPH
• 响应面法

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 Workbench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。

• 单位
  石河子大学