針對(duì)林木聯(lián)合采育機(jī)作業(yè)過(guò)程中,進(jìn)料輥定位原木、帶動(dòng)原木在機(jī)頭內(nèi)加速啟動(dòng)或減速停止時(shí),由于進(jìn)料輥與原木接觸面積較小而造成的釘齒對(duì)原木損傷嚴(yán)重的問(wèn)題,提出一種雙V附翼型負(fù)泊松比（NPR）蜂窩結(jié)構(gòu)以改變進(jìn)料輥的剛度,增大進(jìn)料輥與原木有效接觸面積,從而減小對(duì)原木的損傷。通過(guò)分析雙V附翼型NPR蜂窩結(jié)構(gòu)特點(diǎn),基于位移法建立其X和Y方向面內(nèi)彈性常數(shù)的理論模型,并構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的實(shí)體模型,制備該結(jié)構(gòu)胞元試驗(yàn)構(gòu)件。通過(guò)有限元仿真研究了蜂窩胞元厚度（t）、胞元上夾角（θ₂）、胞元下夾角（θ₁）與胞元半寬（l）4組參數(shù)對(duì)該結(jié)構(gòu)面內(nèi)彈性常數(shù)的影響。結(jié)果表明:其Y方向等效彈性模量（E_y）隨t的增大而增大,隨θ₁、l的增大而減小,θ₂對(duì)其影響較小;X方向等效彈性模量（E_x）隨t、θ₁和θ₂的增大而增大,隨l的增大而減小,而泊松比值ν_xy和ν_yx只受θ₁和θ₂

【文章來(lái)源】：東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,48(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

Y方向受均布載荷的蜂窩實(shí)體模型及胞元示意圖

拉漲材料,也稱為負(fù)泊松比(NPR)材料。當(dāng)其受到單軸拉伸時(shí)會(huì)產(chǎn)生側(cè)向膨脹現(xiàn)象,與傳統(tǒng)的正泊松比材料相比,這種獨(dú)特的“拉脹”行為,使它具有更強(qiáng)的力學(xué)性能,比如彈性模量、抗壓強(qiáng)度和抗沖擊性等,有關(guān)拉漲材料的應(yīng)用已引起廣泛關(guān)注[5-12]�；诎夹螜C(jī)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn),現(xiàn)有研究提出了不同形狀的NPR蜂窩結(jié)構(gòu),并通過(guò)多種力學(xué)分析方法研究了不同沖擊速度、密度和結(jié)構(gòu)參數(shù)下的力學(xué)性能和能量吸收機(jī)理[13-20]。在工程應(yīng)用方面,Wang et al.[21]提出了一種應(yīng)用于懸掛式減震器的圓柱形NPR結(jié)構(gòu),將傳統(tǒng)的沖擊緩沖器和NPR的震動(dòng)緩沖器組合成麥弗遜、雙橫臂和多連桿懸架的虛擬樣機(jī),進(jìn)行單輪行程虛擬測(cè)試,研究了NPR振動(dòng)緩沖器對(duì)懸架機(jī)械性能和車輛平順性的影響。張偉等[22]提出了一種具有負(fù)泊松比效應(yīng)的汽車前縱梁吸能盒結(jié)構(gòu),并建立了該結(jié)構(gòu)胞元發(fā)生彈性屈曲和塑性塌陷時(shí)的臨界應(yīng)力公式,研究了胞元幾何參數(shù)與平臺(tái)應(yīng)力的關(guān)系,通過(guò)對(duì)胞元平臺(tái)區(qū)的失效模式和平臺(tái)應(yīng)力的分析,研究了此結(jié)構(gòu)在失效時(shí)的力學(xué)性能。國(guó)內(nèi)外已有很多關(guān)于將NPR蜂窩結(jié)構(gòu)應(yīng)用于輥型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的研究,例如一些蜂巢式非充氣輪胎的研究[23-25]。本研究提出了一種基于NPR結(jié)構(gòu)的林木聯(lián)合采育機(jī)進(jìn)料輥,如圖2所示�？梢钥闯�,在進(jìn)料輥外圈與進(jìn)料輥輪轂之間填充一種雙V附翼型NPR蜂窩結(jié)構(gòu),進(jìn)料輥齒通過(guò)焊接、鉚接、粘結(jié)等方式固定于該結(jié)構(gòu)附翼上,附翼的長(zhǎng)度和進(jìn)料輥齒的直徑相近。進(jìn)料輥蒙皮是具備柔性與韌性等材料。當(dāng)進(jìn)料輥某個(gè)齒與伐倒木接觸時(shí),處于固定該齒的附翼相鄰兩邊的胞元,能夠滿足受力壓縮時(shí),其與力垂直方向同時(shí)收縮,進(jìn)料輥圓周工作面曲率降低,與伐倒木接觸時(shí)的齒數(shù)增多,致使更多壓縮后的胞元受力,進(jìn)而增大進(jìn)料輥圓周工作面與伐倒木之間的接觸面積,減小進(jìn)料輥齒對(duì)采伐原木的損傷。

該結(jié)構(gòu)的面內(nèi)力學(xué)性能可能與l、θ1、θ2及t有關(guān)。圖3中Fx為進(jìn)料輥在帶動(dòng)原木在機(jī)頭內(nèi)加速啟動(dòng)或減速停止時(shí)受到原木運(yùn)動(dòng)方向的阻力,Fy為原木對(duì)進(jìn)料輥的垂直壓力,對(duì)兩種受力情況單獨(dú)進(jìn)行分析。以Y方向上受力情況為例(圖4),在建立胞元力學(xué)模型時(shí),由于胞元關(guān)于y軸對(duì)稱,所以僅取胞元的一半進(jìn)行分析。把壁板簡(jiǎn)化成一條直線,圖中的FHS是位于該胞元下面的胞元的長(zhǎng)邊,其中,HS、C0R、CQ表示胞元附翼壁板。胞元附翼的長(zhǎng)度等于進(jìn)料輥齒的半徑,所以胞元附翼壁板所受到進(jìn)料輥的垂直壓力的載荷Fy簡(jiǎn)化為C點(diǎn)所受到的力PC,胞元壁A、B、C0、R在受到力PC的作用變形至A、F、C、Q,參數(shù)標(biāo)注如圖4所示。首先對(duì)胞元的長(zhǎng)邊l1進(jìn)行分析,長(zhǎng)邊l1的受力以及變形示意圖如圖5a所示。其中,PC1是作用在C點(diǎn)的力PC分配到長(zhǎng)邊l1上的力。由力的平衡可得

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3315241