基于HyperMesh和LS-DYNA的玉米籽粒碰撞损伤动态过程的有限元分析1

摘要：

为了明确玉米在籽粒收获过程中的碰撞损伤机制,寻求较小损伤的收获方式,利用三维扫描技术逆向建立玉米籽粒的三维实体模型,通过基于HyperMesh和LS-DYNA的籽粒碰撞有限元分析,研究在不同含水率(11.78％、17.63％、23.45％、29.31％、34.73％)、不同碰撞速度(4、6、8、10、12 m/s)下籽粒损伤动态过程,量化在不同因素水平下的碰撞过程中接触力、Von Mises应力和变形的变化,以确定在不同含水率下籽粒的损伤临界速度;提取关键的数字和图像结果,利用回归分析和响应曲面分析研究单因子及交互效应对响应值的影响规律;结合非线性多目标优化的计算方法,对碰撞参数进行优化计算,以验证所建立的回归模型的合理性.结果表明:玉米籽粒在碰撞时,应力由较小的接触区域向四周扩散,最大接触力、最大Von Mises应力随含水率的增大而减小,随碰撞速度的增大而增大,最大变形则相反;籽粒在含水率为11.78％、17.63％、23.45％、29.31％、34.73％时的临界损伤速度分别为5.51、6.75、8.15、9.36、10.57 m/s;建立的预测模型具有合理的决定系数,最佳碰撞参数组合为含水率26.99％,碰撞速度5.17 m/s,对应的最大接触力为19.30 N,最大应力为40.64 MPa,最大变形为0.73 mm,与实际仿真试验结果的误差小于8％,证明了回归模型的可靠性.

关键词：玉米籽粒、碰撞损伤、逆向工程、有限元分析、临界速度

所属期刊栏目：44

分类号：S220.1(农业机械及农具)

资助基金：国家重点研发计划2016YFD070190402

在线出版日期：2018-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：465-475