集沙鏟是軌道除沙車的重要工作部件。針對集沙鏟在使用過程中受沖擊力大,鏟板刃緣變形嚴重等問題,對集沙鏟鏟板的受力情況進行了研究。該研究旨在通過離散元法,研究分析集沙鏟的集沙和受力過程,得到改善集沙鏟受力的方法。首先,對離散元法的實驗和數值仿真現(xiàn)狀進行了分析。分析總結了國內外關于離散元法在鏟板切削方面研究的文獻。在總結已有經驗的基礎上,得出本文的研究思路。其次,建立了仿真模型。通過參數標定和實驗驗證,完成了沙土顆粒的參數標定工作。對集沙鏟模型進行了簡化,利用離散元法對集沙鏟與沙土的相互作用過程進行了數值仿真。結果得到了顆粒的運動分布和集沙鏟的受力狀況。進而,對5種相近刃緣集沙鏟在不同轉速、不同集沙深度工況下的集沙受力開展了比較工作,同時對沙土顆粒的形態(tài)分布進行了研究。結果表明集沙鏟的受力與刃緣傾角相關性很大。研究認為改變集沙鏟的刃緣傾角可以優(yōu)化集沙鏟的受力。之后,對5種相近刃緣的集沙鏟進行了有限元分析。分析了5種形狀集沙鏟的受力和變形狀況,并對變形和受力的最大值隨刃緣角度的變化開展了二次多項式曲線擬合。結果發(fā)現(xiàn)集沙鏟刃緣傾角在30°附近時,集沙鏟的最大應力、應變和變形均較可獲得較小的值,遠... 

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數值模擬
        1.2.2 試驗研究
    1.3 論文的主要內容和研究方法
        1.3.1 文章的主要內容
        1.3.2 課題的研究方法
第二章 鏟板集沙過程研究
    2.1 離散單元法的基本理論
        2.1.1 DEM顆粒的計算理論
        2.1.2 DEM與多體動力學的耦合計算理論
    2.2 離散元數值模型的建立
        2.2.1 沙土顆粒的模型建立
        2.2.2 沙土本征參數的標定與實驗
    2.3 DEM仿真模型的建立
        2.3.1 集沙鏟模型的簡化
        2.3.2 仿真過程介紹
        2.3.3 仿真結果分析
    2.4 本章小結
第三章 鏟板集沙受力分析
    3.1 改變鏟板刃緣的理論基礎
    3.2 顆粒的沖擊受力分布
    3.3 鏟板集沙過程中的受力分析
        3.3.1 集沙鏟的總受力分析
        3.3.2 集沙鏟的三向受力分析
    3.4 不同集沙深度的受力分析
    3.5 本章小結
第四章 鏟板的有限元分析
    4.1 FEM與 DEM耦合分析理論
        4.1.1 Workbench與有限元簡介
        4.1.2 耦合分析的特點
    4.2 集沙鏟的有限元分析
        4.2.1 有限元分析的原因
        4.2.2 不同形狀集沙鏟的應力應變分析
        4.2.3 分析結果的說明與比較
    4.3 本章小結
第五章 鏟板受力的試驗研究
    5.1 試驗臺的搭建
        5.1.1 實驗裝置
        5.1.2 信號采集裝置
    5.2 不同刃緣鏟板的扭矩對比分析
        5.2.1 不同刃緣鏟板的單周期集沙扭矩對比
        5.2.2 變轉速下集沙鏟的扭矩分析
    5.3 試驗與仿真的對比分析
    5.4 本章小結
第六章 結論和展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于顆粒破碎的粗粒土剪切強度的模擬分析[J]. 徐永福.  工程地質學報. 2018(06)
[2]基于離散元法的果園開溝刀具的仿真與試驗研究[J]. 鄭延莉,陳建,王攀,王炎林,方晶晶,羅澤涌,胡陳君,王卓,牛坡.  農機化研究. 2019(04)
[3]基于堆積試驗的壤土離散元參數的標定[J]. 賀一鳴,向偉,吳明亮,全偉,陳超鵬.  湖南農業(yè)大學學報(自然科學版). 2018(02)
[4]深松鏟耕作土壤的建模與仿真分析[J]. 果霖,顧麗春,李吉成,張?zhí)鞎?  江蘇農業(yè)科學. 2018(06)
[5]基于離散元的微型馬鈴薯仿真參數標定[J]. 劉文政,何進,李洪文,李學強,鄭侃,魏忠彩.  農業(yè)機械學報. 2018(05)
[6]軌道除沙車集沙鏟功耗分析與形狀優(yōu)化[J]. 李晨陽,吳文江,王振興.  石家莊鐵道大學學報(自然科學版). 2017(04)
[7]基于離散元的西北旱區(qū)農田土壤顆粒接觸模型和參數標定[J]. 石林榕,趙武云,孫偉.  農業(yè)工程學報. 2017(21)
[8]大豆種子與排種器接觸物理參數的測定與離散元仿真標定[J]. 張濤,劉飛,趙滿全,劉月琴,李鳳麗,麻乾,張勇,周鵬.  中國農業(yè)大學學報. 2017(09)
[9]基于離散元法的旋耕刀受力分析[J]. 方會敏,姬長英,張慶怡,郭俊.  農業(yè)工程學報. 2016(21)
[10]離散元法在工農業(yè)上的應用研究綜述[J]. 袁曉明,王超,閻鵬,張立杰,杜冰.  機械設計. 2016(09)

博士論文
[1]耕作力學研究的土壤結構及其評價方法[D]. 丁啟朔.南京農業(yè)大學 2006

碩士論文
[1]基于擴展有限元法和離散元法的土壤—耕具接觸研究[D]. 楊菊.昆明理工大學 2014
[2]基于DEM法的鐵路軌道除沙車集沙鏟工作特性研究[D]. 李晨陽.石家莊鐵道大學 2017
[3]鐵路軌道除沙裝置的研發(fā)[D]. 魯宇衡.石家莊鐵道大學 2017
[4]鏈式開溝機刀具優(yōu)化設計及其切削過程的數值模擬[D]. 覃國良.華中農業(yè)大學 2009



本文編號：3709572