学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于约束方程的实体—板连接超单元研究及大型播种机结构分析

作　者: 张强
导　师: 柴山
学　校: 山东理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 免耕播种机有限元法子结构法 APDL 超单元
分类号: S223.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着保护性耕作理论的发展,免耕播种机的设计和研究越来越受到人们的重视,其中机械零件的刚度和强度计算是播种机结构设计的一个重要环节。使用有限元法对播种机结构进行有限元分析,可以模拟播种机组的结构和功能,并进行有效的分析和优化,为改善播种机结构性能提供了保证。本文选题来源于国家十二五科技支撑计划(轮作区玉米智能免耕播种机研制与示范(2011BAD20B09-1?)),针对免耕播种机的结构特点,进行了有限元分析模型和分析方法的研究,在此基础上,进行了两种免耕播种机的有限元分析。主要研究工作如下：1.首先以2BMF-8型免耕播种机为研究对象,根据播种机结构特点,利用Pro.E软件建模并进行合理简化,导入ANSYS软件建立以板壳单元为基础的有限元模型,并重点模拟部件间运动关系和镇压装置弹簧系统。根据播种机工作工况下实际承载情况进行有限元分析,并对分析结果进行讨论。分析结果表明,播种机结构应力值小于材料许用应力。然后针对播种机机架进行模态分析,得到机架固有频率和振型,为播种机的结构设计提供了理论依据。2.进行了三维实体单元与板壳单元的组合建模研究。针对实体单元和板壳单元自由度不连续问题进行研究,根据结构力学位移协调条件建立了不同单元自由度之间的关系,并进一步建立了多点位移的约束方程,应用APDL语言建立三维实体单元与板壳单元组合模型,并进行验证计算,计算结果表明该方法具有较高的计算精度。3.采用子结构技术形成体单元与板壳单元的组合单元,基于约束方程对组合单元的刚度矩阵进行了修改,在此基础上进行自由度凝聚,生成了体单元与板壳单元组合的超单元刚度矩阵。4.利用实体-板连接单元组合建模方法建立2BMF-12型折叠式免耕播种机有限元模型,分别选择工作、运输和举升三种工况进行静力分析,并讨论三种不同工况下的应力分布和变形情况。然后对工作和运输两种状态下的播种机进行模态分析,掌握播种机组结构的动态性能。根据计算结果对2BMF-12型折叠式免耕播种机提出合理的结构改进方案,并进行计算验证,为播种机下一步的设计改进和实验奠定了理论基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 研究背景  8
  1.2 研究目的和意义  8-9
  1.3 有限元法在免耕播种机设计中的应用现状  9-11
  1.4 分析方法概述  11-12
  1.5 研究内容  12-13
第二章 2BMF-8型免耕播种机有限元分析  13-28
  2.1 2BMF-8型免耕播种机结构设计  13
  2.2 2BMF-8型免耕播种机建模和模型处理  13-15
  2.3 2BMF-8型免耕播种机模型连接部件运动关系模拟  15-18
  2.4 约束和载荷施加  18-23
    2.4.1 边界条件处理  18
    2.4.2 载荷施加  18-23
  2.5 结果分析  23-27
    2.5.1 静力分析  23-25
    2.5.2 模态分析  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章三维实体单元与板壳单元的组合建模研究  28-41
  3.1 三维实体单元与板壳单元的组合建模概述  28-29
    3.1.1 实体单元和板单元介绍  28
    3.1.2 自由度不连续问题解决方法  28-29
  3.2 基于约束方程的实体单元与板壳单元组合建模方法  29-35
    3.2.1 基于位移协调条件的约束方程  29-30
    3.2.2 坐标变换  30-32
    3.2.3 基于APDL命令的实体单元与板壳单元组合建模  32-33
    3.2.4 算例  33-35
  3.3 实体单元与板壳单元的组合单元  35-40
    3.3.1 实体单元与板壳单元的组合单元  35-36
    3.3.2 基于约束方程的组合单元刚度矩阵修改  36-37
    3.3.3 自由度凝聚技术  37-38
    3.3.4 组合单元的刚度矩阵  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 2BMF-12型折叠式免耕播种机有限元分析  41-62
  4.1 2BMF-12型免耕播种机有限元模型建立  41-44
    4.1.1 2BMF-12型免耕播种机简述  41
    4.1.2 建立有限元模型  41-43
    4.1.3 运动关系模拟  43-44
  4.2 基本载荷确定  44-50
    4.2.1 旋耕刀受力  45-46
    4.2.2 开沟器受力  46-47
    4.2.3 镇压轮受力  47-48
    4.2.4 其他部件受力  48-50
  4.3 播种机工作工况分析  50-52
    4.3.1 边界约束条件处理  50-51
    4.3.2 工作工况有限元结果分析  51-52
  4.4 播种机运输工况分析  52-54
    4.4.1 边界约束条件处理  52-53
    4.4.2 运输工况有限元结果分析  53-54
  4.5 举升工况有限元分析  54-55
    4.5.1 边界约束条件处理  54
    4.5.2 运输工况有限元结果分析  54-55
  4.6 模态分析  55-60
    4.6.1 工作状态模态分析  55-57
    4.6.2 折叠状态模态分析  57-60
  4.7 播种机结构改进  60-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 全文总结  62
  5.2 展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读学位期间主要参与的项目于发表的论文  68

基于约束方程的实体—板连接超单元研究及大型播种机结构分析

内容摘要

全文目录

相似论文