玉米收获机车架应力及模态数值模拟焊点模型优选

摘要：

玉米收获机车架作为一种典型的薄壁焊合结构，各结构件主要通过焊接关系连接，该文针对车架有限元建模分析中焊点连接关系复杂、不同焊点模型引起数值模拟精度差异的问题，以提高车架有限元建模准确性与计算精度为目标，研究不同焊点模型对收获机械车架有限元计算精度的影响。首先，研究了有限元建模中常用4种不同焊点模型的构造机理与数学描述，并分别建立了4种焊点的车架有限元分析模型，计算静态加载下不同焊点模型车架的应力分布；其次，设计了玉米收获机车架应变试验，得到不同测点的应力分布规律。通过对比分析仿真与试验数据得出：采用 RBAR （rigid-bar）焊点模型计算结果与试验结果吻合，相关系数为0.9932，较适合模拟计算应力-应变模式的静态工况。通过Block Lanzcos算法计算不同焊点模型的车架模态振动频率与振型，获取不同焊点模型对车架频率和振型的影响规律，得出采用ACM2（area contact model 2）焊点模型的计算结果与二阶四面体单元计算结果相关性较高，相关系数为0.9959。综合考虑不同焊点模型的适用性与建模效率得出：对于应力-应变模式的静态分析，建议采用RBAR焊点模型；对于模态分析模式的车架动态振动特性分析，建议采用ACM2焊点模型。研究结果为收获机械焊接结构件的有限元建模方法、焊点模型的选用以及提高数值模拟精度和建模效率等问题提供依据。

关键词：模型、有限元分析、应变、焊点、数值模拟、应力、模态振动频率、车架

所属期刊栏目：32

分类号：S225.3;TB533.1(农业机械及农具)

资助基金：北京市科技创新基地培育与发展专项项目Z151100001615017；现代农业装备与技术协同创新资助项目NZXT01201601；教育部博士学科点专项科研基金资助项目20130008110043

在线出版日期：2017-01-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：50-58