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轨道除沙车铲板与沙土相互作用机理研究

发布时间:2022-12-05 03:23
  集沙铲是轨道除沙车的重要工作部件。针对集沙铲在使用过程中受冲击力大,铲板刃缘变形严重等问题,对集沙铲铲板的受力情况进行了研究。该研究旨在通过离散元法,研究分析集沙铲的集沙和受力过程,得到改善集沙铲受力的方法。首先,对离散元法的实验和数值仿真现状进行了分析。分析总结了国内外关于离散元法在铲板切削方面研究的文献。在总结已有经验的基础上,得出本文的研究思路。其次,建立了仿真模型。通过参数标定和实验验证,完成了沙土颗粒的参数标定工作。对集沙铲模型进行了简化,利用离散元法对集沙铲与沙土的相互作用过程进行了数值仿真。结果得到了颗粒的运动分布和集沙铲的受力状况。进而,对5种相近刃缘集沙铲在不同转速、不同集沙深度工况下的集沙受力开展了比较工作,同时对沙土颗粒的形态分布进行了研究。结果表明集沙铲的受力与刃缘倾角相关性很大。研究认为改变集沙铲的刃缘倾角可以优化集沙铲的受力。之后,对5种相近刃缘的集沙铲进行了有限元分析。分析了5种形状集沙铲的受力和变形状况,并对变形和受力的最大值随刃缘角度的变化开展了二次多项式曲线拟合。结果发现集沙铲刃缘倾角在30°附近时,集沙铲的最大应力、应变和变形均较可获得较小的值,远... 

【文章页数】:70 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数值模拟
        1.2.2 试验研究
    1.3 论文的主要内容和研究方法
        1.3.1 文章的主要内容
        1.3.2 课题的研究方法
第二章 铲板集沙过程研究
    2.1 离散单元法的基本理论
        2.1.1 DEM颗粒的计算理论
        2.1.2 DEM与多体动力学的耦合计算理论
    2.2 离散元数值模型的建立
        2.2.1 沙土颗粒的模型建立
        2.2.2 沙土本征参数的标定与实验
    2.3 DEM仿真模型的建立
        2.3.1 集沙铲模型的简化
        2.3.2 仿真过程介绍
        2.3.3 仿真结果分析
    2.4 本章小结
第三章 铲板集沙受力分析
    3.1 改变铲板刃缘的理论基础
    3.2 颗粒的冲击受力分布
    3.3 铲板集沙过程中的受力分析
        3.3.1 集沙铲的总受力分析
        3.3.2 集沙铲的三向受力分析
    3.4 不同集沙深度的受力分析
    3.5 本章小结
第四章 铲板的有限元分析
    4.1 FEM与 DEM耦合分析理论
        4.1.1 Workbench与有限元简介
        4.1.2 耦合分析的特点
    4.2 集沙铲的有限元分析
        4.2.1 有限元分析的原因
        4.2.2 不同形状集沙铲的应力应变分析
        4.2.3 分析结果的说明与比较
    4.3 本章小结
第五章 铲板受力的试验研究
    5.1 试验台的搭建
        5.1.1 实验装置
        5.1.2 信号采集装置
    5.2 不同刃缘铲板的扭矩对比分析
        5.2.1 不同刃缘铲板的单周期集沙扭矩对比
        5.2.2 变转速下集沙铲的扭矩分析
    5.3 试验与仿真的对比分析
    5.4 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】:
期刊论文
[1]基于颗粒破碎的粗粒土剪切强度的模拟分析[J]. 徐永福.  工程地质学报. 2018(06)
[2]基于离散元法的果园开沟刀具的仿真与试验研究[J]. 郑延莉,陈建,王攀,王炎林,方晶晶,罗泽涌,胡陈君,王卓,牛坡.  农机化研究. 2019(04)
[3]基于堆积试验的壤土离散元参数的标定[J]. 贺一鸣,向伟,吴明亮,全伟,陈超鹏.  湖南农业大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]深松铲耕作土壤的建模与仿真分析[J]. 果霖,顾丽春,李吉成,张天会.  江苏农业科学. 2018(06)
[5]基于离散元的微型马铃薯仿真参数标定[J]. 刘文政,何进,李洪文,李学强,郑侃,魏忠彩.  农业机械学报. 2018(05)
[6]轨道除沙车集沙铲功耗分析与形状优化[J]. 李晨阳,吴文江,王振兴.  石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2017(04)
[7]基于离散元的西北旱区农田土壤颗粒接触模型和参数标定[J]. 石林榕,赵武云,孙伟.  农业工程学报. 2017(21)
[8]大豆种子与排种器接触物理参数的测定与离散元仿真标定[J]. 张涛,刘飞,赵满全,刘月琴,李凤丽,麻乾,张勇,周鹏.  中国农业大学学报. 2017(09)
[9]基于离散元法的旋耕刀受力分析[J]. 方会敏,姬长英,张庆怡,郭俊.  农业工程学报. 2016(21)
[10]离散元法在工农业上的应用研究综述[J]. 袁晓明,王超,阎鹏,张立杰,杜冰.  机械设计. 2016(09)

博士论文
[1]耕作力学研究的土壤结构及其评价方法[D]. 丁启朔.南京农业大学 2006

硕士论文
[1]基于扩展有限元法和离散元法的土壤—耕具接触研究[D]. 杨菊.昆明理工大学 2014
[2]基于DEM法的铁路轨道除沙车集沙铲工作特性研究[D]. 李晨阳.石家庄铁道大学 2017
[3]铁路轨道除沙装置的研发[D]. 鲁宇衡.石家庄铁道大学 2017
[4]链式开沟机刀具优化设计及其切削过程的数值模拟[D]. 覃国良.华中农业大学 2009



本文编号:3709572

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