土壤切削是土壤耕作中復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程,隨著耕作深度、耕作速度、土壤類型及土壤力學(xué)性能等的變化而不同。為耕作部件的設(shè)計(jì)提供相關(guān)的技術(shù)參數(shù),減小耕作部件的牽引阻力,采用擴(kuò)展有限元法模擬土壤切削裂紋規(guī)律的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。 本文基于土壤的庫(kù)倫失效本構(gòu)關(guān)系、斷裂力學(xué)及裂紋擴(kuò)展理論建立三維土壤耕作切削模型,利用擴(kuò)展有限元法對(duì)耕作過(guò)程中的土壤裂紋擴(kuò)展及斷裂情況進(jìn)行模擬分析。確定土壤類型、建立土壤切削的三維模型、設(shè)定土壤特性參數(shù)、計(jì)算步驟、定義土壤與耕作部件的相互關(guān)系及邊界約束和荷載,然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并進(jìn)行數(shù)值模擬。 基于擴(kuò)展有限元法數(shù)值模擬分析耕作過(guò)程中的土壤裂紋擴(kuò)展及斷裂情況,得出數(shù)值分析的結(jié)果與已有土壤切削的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。根據(jù)最大周向應(yīng)力理論,推導(dǎo)建立最大周向應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值關(guān)系,改變不同應(yīng)力強(qiáng)度因子對(duì)土壤切削中的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明隨著應(yīng)力強(qiáng)度因子的降低,土壤的抗剪強(qiáng)度隨之減小,最大周向應(yīng)力也相應(yīng)降低。土壤切削中土壤裂紋起裂角減小,而且裂紋擴(kuò)展呈現(xiàn)不同的破裂軌跡。當(dāng)土壤應(yīng)力強(qiáng)度因子降低到一定范圍時(shí),土壤切削時(shí)土壤發(fā)生水平移動(dòng),土壤由脆性逐漸變?yōu)榱鲃?dòng)性。土...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 土壤切削問(wèn)題研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.1 土壤切削問(wèn)題研究的國(guó)外現(xiàn)狀
        1.2.2 土壤切削研究的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
    1.3 裂紋擴(kuò)展問(wèn)題的研究進(jìn)展
        1.3.1 有限元法模擬裂紋擴(kuò)展進(jìn)展
        1.3.2 擴(kuò)展有限元法模擬裂紋擴(kuò)展
    1.4 本文主要研究的內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 擴(kuò)展有限元法(XFEM)的基本原理
    2.1 擴(kuò)展有限元法的基本思想
    2.2 擴(kuò)展有限元的單位分解法
    2.3 裂紋位置的描述方法
        2.3.1 直線方程描述法
        2.3.2 矢量計(jì)算法
    2.4 裂紋擴(kuò)展有限元模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 斷裂力學(xué)的基本理論
    3.1 裂紋類型
    3.2 裂紋擴(kuò)展的能量平衡方程
        3.2.1 斷裂平衡理論
        3.2.2 裂紋擴(kuò)展的能量平衡方程
    3.3 裂紋擴(kuò)展的能量釋放率及應(yīng)力強(qiáng)度因子
        3.3.1 裂紋擴(kuò)展的能量釋放率
        3.3.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子
    3.4 脆性復(fù)合型裂紋擴(kuò)展的最大周向應(yīng)力理論
    3.5 本章小結(jié)
第四章 土壤切削模型的建立
    4.1 應(yīng)用平臺(tái)下土壤切削模擬的分析步驟
    4.2 裂紋擴(kuò)展計(jì)算的流程圖
    4.3 土壤切削模型的建立
    4.4. 土壤切削模型的前處理工作
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于擴(kuò)展有限元法土壤切削裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬
    5.1 驗(yàn)證土壤切削裂紋擴(kuò)展及斷裂的可行性
        5.1.1 土壤切削裂紋擴(kuò)展及斷裂的四階段
        5.1.2 土壤切削裂紋擴(kuò)展模擬分析
        5.1.3 對(duì)比已有實(shí)驗(yàn)進(jìn)而驗(yàn)證擴(kuò)展有限法模擬土壤切削的可行性
    5.2 不同土壤應(yīng)力強(qiáng)度因子的土壤裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)
    5.3 模擬土壤切削裂紋擴(kuò)展及斷裂的分析結(jié)果及討論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 問(wèn)題和展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3997028