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[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
杨菊 王成武 王凤花 杨晓京
利用数值模拟结合正交试验设计方法,研究不同刀具楔角、耕作深度和土壤-耕具间摩擦因数对切削阻力的影响,及切削过程中土壤裂纹的扩展形态。模拟结果表明:当楔角一定时,随着耕深和摩擦因数的增加,裂纹长度随之增加且趋于平缓;当楔角和耕深不变,摩擦因数不同时,裂纹形态的扩展趋势不同;当楔角为20°,耕深为10cm,摩擦因数为0.45时切削力较小;而当楔角为25°,耕深为20cm,摩擦因数为0.70时切削阻力较大。楔角、耕深及土壤-耕具间摩擦因数都是影响耕作过程切削阻力大小的因素,而且因素间的交互影响不可忽视。不同因素水平下土壤切削过程产生的裂纹形态及切削力大小不同。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
周明 张国忠 许绮川 夏俊芳
为减少耕作阻力,优化耕整机具结构与性能,基于ANSYS/L-SDYNA利用修正的Drucker-Prager塑性模型、用Lagrange和ALE相结合的方法,以粘性土壤为对象开展了直线刃口刀具对其直角切削的有限元数值模拟,得到了土壤的滑移破坏变形状况、刀具应力分布和切削阻力变化。同时对该土壤开展了室内土槽试验,研究显示有限元仿真结果与试验结果基本一致。
关键词：
土壤切削 耕作阻力 仿真
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
吕振华 刘赛
为了提高小口径普通钢芯弹和穿甲燃烧弹侵彻均质钢靶板的仿真分析精度,分析了接触力罚函数算法的接触刚度参数和接触摩擦系数对弹道极限速度计算值的影响,分析了通过不同的并行计算系统得到的弹道极限速度计算值的差异及其统计规律。研究结果表明:多部件间的接触力罚函数的接触刚度参数分别设置与优化方法可以提高弹道极限速度值的计算精度;接触摩擦系数的不同设置值对穿甲燃烧弹侵彻较厚靶板的弹道极限速度计算值有显著影响,需探索多部件间的接触摩擦系数的准确定义方法;由于分区并行计算过程中多个区域的数据交换及参与计算的顺序的随机变化会
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
蒙博斌 马海鹏 田帅 王璋奇
分析和提高铁塔杆件的承载能力对于预防铁塔倒塌事故具有重要意义。鉴于此，该文结合铁塔结构有限元分析和虚拟仿真分析，研发了一套铁塔结构强度虚拟仿真试验系统。将输电铁塔简化成平面有限元模型，并采用Python编写了铁塔的有限元虚拟仿真分析程序，得到铁塔杆件在不同载荷下的内力变化规律，以及铁塔受压构件的承载能力；使用可视化方法直观展示铁塔的结构模型、杆件应力、杆件承载力以及杆件应力随载荷变化和分布状态，并模拟实际输电铁塔的加载过程。通过该仿真试验系统，技术人员可了解铁塔结构的受力情况，便于优化铁塔杆件材料和辅助材的布置方案，从而提高杆件的实际承载力，并完善铁塔结构的设计。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
万里鹏程 李永磊 苏辰 赵虎 董向前 宋建农 王继承
采用EEPA(Edinburgh elssto-plastic adhesion)接触模型模拟土壤耕作特性,探究颗粒球型对土壤离散元模型仿真精度及计算效率的影响。测定了室内土槽土壤的静态堆积角、轴向压力、耕作阻力、耕作堆积角等土壤特性参数,确定并优化了单球土槽土壤离散元模型仿真参数。建立土槽土壤-挖掘犁铲离散元耦合仿真模型并进行仿真参数验证,耕作阻力模拟值与实测值误差为1.70%。以13mm为等效粒径确定了单球、双球、三球、四球等4种土壤颗粒的外形尺寸,采用单球、单球变粒径、双球、三球、四球、多球混合等填充方式建立了6种虚拟土槽,以耕作阻力、耕作堆积角、仿真时间为试验指标开展挖掘犁铲耕作过程仿真试验。试验结果表明:6种虚拟土槽的耕作阻力模拟值与实测值相对误差均小于8%,能够满足耕作阻力模拟要求;耕作堆积角模拟值与实测值相对误差为2.32%～20.32%,单球变粒径、四球、多球混合等虚拟土槽耕作堆积角相对误差均小于10%;单球土槽挖掘犁铲耕作仿真时间约为80.44min,受土壤颗粒填充数量、接触关系及颗粒球型等因素影响,其他填充条件下仿真时间均有显著增加。综合考虑仿真精度及计算效率,土壤耕作阻力模拟时虚拟土槽宜采用单球颗粒填充方式,耕作堆积角模拟时虚拟土槽宜采用四球或多球混合填充方式建立。该研究为土壤-机具互作离散元仿真的建模,EEPA接触模型的参数选择,颗粒球型及填充方法的确定提供了依据和参考。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张仕林 戴飞 赵武云 张雪坤 魏万成 史瑞杰
为深入研究全膜双垄沟覆膜机作业时的镇压性能,结合全膜双垄沟种床构建农艺要求,探讨作业机镇压部件与种床土壤间的相互作用规律及影响。利用ABAQUS/Explicit分析软件建立镇压装置轮组与种床土壤相互作用的三维有限元模型,并进行镇压过程数值模拟。仿真结果表明,前进速度为1 m/s时,应力云图结果显示,镇压装置轮组与种床土壤之间的最大接触应力为1.20×10~(-2) MPa,在镇压轮作用下,大垄垄面土壤下沉16.61 mm;经由打孔轮作业所形成的的渗水孔在机具前进方向上偏移6.62 mm,渗水孔平均深度为31.84 mm,相邻渗水孔相距225.75 mm;垄体对镇压轮的最大阻力发生在接触后第1.15 s,且最大土壤阻力为137.156 N;打孔轮在垄沟内运动时所受最大阻力为51.38 N;镇压轮及打孔轮整个过程中受平均土壤阻力大小为104.78和15.02 N。田间验证作业效果对比表明,该三维有限元模型可用于预测镇压装置工作过程中的工作情况。
关键词：
土壤镇压 全膜双垄沟 仿真 ABAQUS
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
黄文竹
在某些特定条件下,Richards方程的解在时空上呈现陡峭的锋面。为能有效地模拟具有对流占优特性的非饱和多孔介质中的水流问题,推广一种内部惩罚间断有限元(Interior penalty discontinuous Galerkin,IPDG)方法应用于一维非饱和土壤水入渗问题的模拟。针对具有van Genuchten-Mualem模型和Dirichlet入渗边界条件的Richards方程,分别采用间断有限元法和标准有限元方法求解。借助于相对L2模和相对最大模误差进行讨论。几种不同质地的均质土壤水入渗的数值算例结果表明:相比标准有限元方法,间断有限元方法在选取的4种不同网格剖分单元结点上能够有...
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李成志 梁宗敏 剧锦三
为了给空间索杆单元杂交结构的温室提供设计依据,以异形结构温室为例,利用大型有限元分析软件ANSYS10.0对该温室结构进行了静力线性有限元分析。计算得到3种荷载工况下结构主要构件的应力和最大挠度值:上弦杆σmax=170 MPa,ωmax=26 mm;下弦杆σmax=42.5 MPa,ωmax=20 mm;立柱σmax=29.3 MPa,ωmax=20mm;环梁σmax=55.3 MPa,ωmax=20 mm;檩条σmax=72.6 MPa,ωmax=26 mm。应力和变形结果均满足结构强度要求。该有限元分析方法可以推广到类似的温室结构的空间索杆单元杂交结构。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
徐文雪 吕振华
利用双气室式液阻减振器的较精细三维流-固耦合有限元仿真分析模型获得了减振器的高速阻尼特性,并进行了实验验证。系统地分析了双气室式液阻减振器在不同初始气室容积、初始充气压强下的高速阻尼特性,并与相应的单气室式液阻减振器的阻尼特性进行了对比。单气室式液阻减振器压缩室内气室会增加压缩行程中油液的空化可能性,双气室式液阻减振器可克服这一问题,但会导致行程初期阻尼力的延迟反向。选择较小气室容积、较大充气压强的参数匹配方案可获得较好的阻尼特性;阻尼力反向迟滞时长比值随活塞振动频率的增大而增大;在活塞位移幅值相同的工况下,压缩行程迟滞阻尼力比值随频率的增大(2.5～15 Hz)而减小,伸张行程迟滞阻尼力比值随着活塞振动频率的增大先增大(2.5～10 Hz)、后减小(10～15 Hz)。该研究结果对于双气室式液阻减振器的设计具有重要意义。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
储德淼 母军 康柳 赖宗元
【目的】单板层积材应用广泛,但其性能测试多采用破坏性实验方法,存在检测效率低且会造成资源浪费的不足。本研究对一种新型层积板材及其制得的托盘进行无损检测,旨在为木质层积材及制品性能的高效、精确检测提供理论参考和技术支撑。【方法】将三维光学检测法与有限元仿真分析相结合,首先采用数字散斑法测量并计算获得新型层积板材的弹性常数(包括弹性模量,泊松比,剪切模量);然后导入有限元仿真分析中,分别选取layer单元和solid 185单元对板材模型进行网格划分和静力模拟,优化其仿真模拟参数;参照国际标准ISO 8611—2011对新型层积板材托盘性能进行检测,利用Solidworks建立及装配托盘模型,在ANSYS workbench软件中对托盘整体结构进行整体抗压、底板抗压、面板抗压和角跌落等仿真模拟,并与实验测试结果进行对比分析。【结果】三维光学法获得的弹性参数可以应用于新型层积板材及其制品的有限元仿真分析中,ANSYS有限元仿真结果可靠;将新型层积材作为整体结构,选用solid 185单元的仿真模拟结果与实际测试情况最为接近;新型层积材托盘静力仿真分析中托盘的最大变形与实验结果相近,4种工况仿真分析结果与实测结果相同。【结论】三维光学检测法结合有限元仿真分析可以对木质层积材及其制品的受力、变形和破坏情况进行无损检测,可达到高效和节能的目的。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
郝竹林 闵涛 谷明礼 冯民权
【目的】对污染物在土壤环境中的运移分布规律进行模拟,并对模型中的主要参数进行反演。【方法】以土壤中的硝酸盐氮和氨氮为研究对象,建立一维数学耦合模型,用建立的模型对不同时间和不同深度土壤的硝酸盐氮和氨氮含量变化进行分析,并给出其求解的有限元过程。在此基础上,采用微分进化算法对建立的一维耦合模型的多个参数进行反演。【结果】构建了土壤污染一维耦合模型,用该模型对不同时间和不同深度土壤的硝酸盐氮和氨氮含量变化进行分析,结果表明,污染物在土壤中的含量达到一定值后会趋于稳定或降低,说明污染物在土壤中先有一个积累过程,然后有一个释放过程。采用微分进化算法反演得到的一维耦合模型的主要参数值与真值较为接近。【结...
关键词：
土壤污染 有限元方法 微分进化 参数反演
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
谢善亮 李永奎
为得到播种机机架在静态载荷和动态载荷作用下的应力、位移、弯矩等分布情况,为播种机机架的优化改进提供依据,以SolidWorks软件为工具建立玉米免耕播种机单行机架的三维模型,利用SolidWorks-Simulation对机架进行静力学和动力学分析。结果表明:机架在静态载荷作用下的应力小于材料的屈服强度,同时在动态载荷下机架的振动主要在X,Z坐标方向上。
[期刊] 林业科学
[作者]
蔡力平 刘一星 尚德库
在木材应用中,了解温度在木材中的分布情况,掌握木材在受热时的温度场,才能有效地控制解冻,才能对干燥和防腐问题进行深入的研究,才能合理使用建筑围护材料。近年来,随着计算机应用和计算技术的发展,用数值方法求解木材中的热传导问题将成为有效、实用的方法。在许多种数值方法中,有限差分法和有限元法是目前较为成熟和用得普遍的方法。其中的有限元法是对古典近似计算的归纳和总结,它吸取了有限差
关键词：
有限元 权余法 导热系数 换热系数
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘佳桐 雷云 郦维 陈领 刘瑞越 王解军
【目的】为促进木结构在大型工程中的应用范围，本研究提出了一种以落叶松胶合木板作为上下翼板、焊接冷弯薄壁槽钢作为腹板并通过螺栓连接的木-钢组合箱梁。【方法】采用分级加载的方式分别对3根木-钢组合箱梁和1根木箱梁进行弯曲加载试验，观测组合箱梁和木箱梁在荷载作用下翼缘和腹板的应变变化、挠度的发展、破坏过程及形态变化，研究其抗弯极限承载力和抗弯刚度等力学性能，并基于ABAQUS建立了有限元模型对组合箱梁及胶合木箱梁进行数值模拟分析。【结果】组合箱梁的翼板与腹板组合性能较好，最终均为下翼缘木板受拉断裂的破坏模式，同时伴随着钢材局部屈曲和上翼缘木材的局部劈裂等破坏；木箱梁为腹板顺纹剪切破坏。相比胶合木箱梁，组合箱梁的抗弯极限承载能力平均提升了30.33%，但初始刚度平均降低了34.42%；根据翼板横向应变分布计算了木箱梁和木-钢组合箱梁上翼缘的剪力滞系数以及有效分布宽度。有限元模型与试验结果吻合良好，能有效预测木-钢组合箱梁及胶合木箱梁的弯曲性能。【结论】木-钢组合箱梁充分发挥了木材和钢材的力学性能，相比于纯木箱梁，抗弯承载力提升显著，说明木-钢组合箱梁是一种科学合理的组合形式，研究成果可为木-钢组合箱梁的后续研究提供一定的理论基础。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
湛发益 周先雁 姚宏旭
以米勒-布雷斯劳原理为基础,运用小变形的叠加原理,将曲杆梁格机动分析与有限元静力分析相结合,建立了曲杆梁格内力影响面分析的机动分析有限元法,该方法把内力影响面分析归结为求解在一个等效结点荷载作用下的梁格位移场,并推导了计入横向剪切变形影响的十二自由度空间曲梁单元等效结点荷载计算公式.该方法概念简洁清晰,与静力法及直接求解位移的机动法相比,计算效率大为提高.算例表明了本文理论和所推导公式的正确性.
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