缓冲材料降低苹果碰撞损伤的研究

缓冲材料的物理特性与厚度对苹果的碰撞损伤有显著的影响。当缓冲材料的弹性模量较小时,缓冲性能较好,随着缓冲材料弹性模量的增大,碰撞时间与接触面积逐渐减小,最大加速度与损伤体积相应增大。在一定范围内,随着缓冲材料厚度的增加,碰撞时间与接触面积线性增加,最大加速度与损伤体积相应减小。     

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

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Hyper Mesh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。     

缓冲材料降低苹果碰撞损伤的研究

缓冲材料的物理特性与厚度对苹果的碰撞损伤有显著的影响,当缓冲材料的弹性模量较小时,缓冲性能较好,随着缓冲材料弹性模量的增大,碰撞与接触面积逐渐减小,最大加速度与损伤体积相应增大,在一定范围内,随着缓冲材料厚度的增加,碰撞时间与接触面积线性增加,最大加速度与损伤体积相应减小。     

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

研究大豆排种过程的离散元仿真参数设置。对大豆种子的本征参数、大豆种子与排种器的接触参数进行标定;测定大豆种子长、宽、高三轴尺寸,自然休止角,千粒重和密度的本征物理参数,测定大豆种子与排种盘、搅种轮和有机玻璃接触的最大静摩擦因数、碰撞恢复系数。以平均误差值为评价指标,应用离散元软件正交试验仿真标定。结果表明,离散元仿真标定的参数设置为:大豆种子三轴尺寸的长、宽、高分别为6.884、6.833、6.292mm,密度为1 272.15kg/m~3;大豆种子与排种盘、搅种轮和有机玻璃的最大静摩擦因数分别为0.449、0.408、0.474,碰撞恢复系数分别为0.561、0.518、0.472,离散元仿真的平均误差值为2.044%。     

潜孔冲击器活塞的有限元动态仿真模拟分析

利用有限元软件ANSYS LS-DYNA对SRHD55B型潜孔冲击器活塞进行动态仿真模拟,分析活塞冲击末速度和圆角半径对活塞应力应变的影响及其变化规律.研究表明,活塞最大应力应变节点位于活塞外表面的小径圆角过渡部位,沿着活塞中心孔半径方向,越靠近内表面,应力值越小,且在外表面应力应变下降的速度最快;由于活塞外表面应力、应变的快速变化,使其结构较为脆弱,导致活塞容易发生断裂;活塞小径圆角过渡部位的圆角半径对应力集中产生较大影响,即活塞小径圆角过渡部位最大应力、应变值随着圆角半径的增大而减小,尤其是圆角半径由16mm增加到17mm时,应力、应变减小趋势最大.     

香蕉秸秆力学特性试验

为合理利用香蕉秸秆,研究其力学特性,采用正交试验法,以香蕉秸秆为对象,对不同含水率、不同部位的秸秆在电子万能试验机上以不同的加载速度进行拉伸试验,测得不同条件下香蕉秸秆拉伸的最大载荷以及破坏力对香蕉秸秆的影响.试验结果表明:香蕉秸杆拉断力的主要影响因素依次为含水率、加载速度、加载部位.随着香蕉秸杆根部含水率的增加,拉断力逐渐减少,并呈现平缓趋势.随着香蕉秸杆根部和中部试样加载速度的增加,拉断力逐渐增大,达到最大数值之后呈现下降趋势.同样的加载速度情况下,根部断裂所需要的力比中部小.     

基于刚柔耦合的水稻脱粒滚筒仿真分析与试验

为降低4LZ–4.0型联合收割机机收作业中籽粒破碎率,提高清洁度,依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒,设计了杆齿、弓齿和刀齿3种形状的脱粒元件,通过改变脱粒元件表面与籽粒碰撞时的接触状态,刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒;基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行分析,通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与水稻籽粒谷物接触时籽粒所受法向力均值分别为28.4 N和22.3 N,籽粒所受切向力均值分别为14.43 N和8.74 N。以前滚筒齿形、前滚筒转速和前后滚筒转速差为影响因素,以水稻籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行3因素3水平正交试验。结果表明：前后滚筒转速差对破碎率的影响最大,前滚筒齿形对未脱净率的影响最大;试验得到的最优组合为前滚筒齿形为弓齿、前滚筒转速为600 r/min、前后滚筒转速差为100 r/min;与刚性脱粒元件相比,带有聚氨酯橡胶套的刚柔耦合脱粒元件可有效降低水稻籽粒破碎率,平均可降低18.5%。     

甘蔗皮拉断应力力学特性研究

为了研究甘蔗(Saccharum officinarum Linn.)皮拉断应力的影响因素,以青皮甘蔗为试验对象,利用WD-200B型微机控制电子万能试验机进行甘蔗皮拉断正交试验,选取加载速度、含水率、加载部位为影响因素,以拉断应力为评价指标。结果表明,同一部位随着加载速度从10 mm/min增大到250 mm/min,甘蔗皮的拉断应力从31.95 MPa增大到44.89 MPa;加载速度50 mm/min时甘蔗皮的拉断应力从根部、中部、尾部呈现逐渐减小的趋势;随着含水率从45.71%减小到7.81%,甘蔗皮拉断应力先由从23.00 MPa减小到16.41 MPa,然后再增大到28.86 MPa;各因素对甘蔗皮拉断应力的影响主次关系为含水率、加载部位、加载速度。在加载速度为50 mm/min,含水率为20.10%,加载部位为尾部时,拉断应力最小。     

葡萄果实碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对葡萄在收获、储运过程中的碰撞损伤问题,对其进行不同高度的跌落碰撞试验,采用高速摄像机拍摄碰撞过程,分析跌落碰撞速度与果实碰撞损伤程度之间的关系;进行应力松弛试验;基于ABAQUS建立葡萄果实碰撞力学模型,进行跌落碰撞仿真试验,并对其进行有限元分析,将有限元分析结果与碰撞试验结果进行比较。结果表明:当葡萄的碰撞速度从0.5m/s增大到3m/s时,变形量从1.1mm增加到4.2mm,恢复系数由0.5减少到0.4;当葡萄碰撞速度达到1.5m/s时,果实内部开始发生较大损伤,此时内部最大碰撞应力为0.19MPa;当碰撞速度≤1.5m/s时,所建立的葡萄果实碰撞力学模型具有很高的精度,误差为8%。     

综合管廊燃气管道分支口受力数值模拟

针对综合管廊燃气管道分支口处弯管和三通较多的特点,以上海北岛西路综合管廊工程为例,采用有限元和数值理论方法,对多因素影响下的燃气管道应力和变形进行模拟分析。结果表明:燃气管道支架间距增大,其最大应力会减小;燃气管道焊缝缺陷长度增大,其最大应力会增大;燃气管道弯管角度增加,其最大应力呈现先增大后减小的趋势;管道变形量随支架间距减小而增大,且增大速度较快;管道焊接缺陷长度增大,管道变形量会增大,但增大幅度较小;同时,管道的走向变化对燃气管道的最大应力影响较大。研究结果可为管廊燃气管道分支口设计和施工提供重要的参考依据。