刚柔耦合式小麦脱粒弓齿设计及试验

为解决小麦脱粒中脱净率低、损伤率高的问题,对小麦脱粒标准弓齿进行创新设计,并对其脱粒界面进行分析。设计刚柔耦合式弓齿小麦脱粒试验台,开展二次回归正交对比试验,损伤率明显降低,降幅最大可达到1.04%,脱净率明显提高,增幅最大可达到4.64%。试验因素对刚柔耦合式弓齿损伤率的影响程度由大到小依次为滚筒转速、喂入量和脱粒间隙,得到损伤率最优作业参数组合:滚筒转速为350 r/min,脱粒间隙为30 mm,喂入量为6 kg/s。试验因素对刚柔耦合式弓齿脱净率的影响程度由大到小依次为滚筒转速、脱粒间隙和喂入量,得到脱净率最优作业参数组合:滚筒转速为600 r/min,脱粒间隙为10 mm,喂入量为3.5 kg/s。     

基于离散元法的玉米脱粒过程分析

由脱粒机的CAD模型建立了脱粒机的离散元法分析模型,采用颗粒聚合体方法建立了玉米穗的分析模型,采用接触和连接力学模型计算脱粒过程中的作用力,在此基础上建立了一种分析玉米脱粒过程的新方法和软件。对该新方法和软件进行了实例验证,结果证明了新方法的可行性。     

基于柔性边界的非饱和接触模型参数标定方法

离散元法(DEM)是研究非饱和土力学性质的重要方法,其模拟的可靠性取决于非饱和接触模型细观参数的准确标定。目前,对非饱和接触模型细观参数的标定方法缺乏系统研究。本文提出一种基于柔性边界的标定离散元(DEM)中非饱和接触模型细观参数的方法,对非饱和接触模型细观参数进行系统标定,并通过参数敏感性分析揭示了非饱和接触模型中细观参数与宏观力学性质的相关性。首先,通过正交试验设计对细观参数的取值范围进行优化,分析细观参数对宏观响应的敏感性,结果表明：非饱和土的割线模量E₅₀主要受摩擦系数μ、吸力ψ、杨氏模量E的影响,影响程度为μ>ψ>E;非饱和土的峰值强度S_p主要受吸力ψ、摩擦系数μ的影响,其影响程度为ψ>μ>E。其次,根据敏感性分析结果确定相关宏观响应的显著影响参数,利用基于中心复合试验设计(CCD)的响应面分析方法建立非饱和土宏观力学参数与显著影响参数之间的回归方程。再次,根据回归方程建立非饱和土细观参数的最优化模型,使用MATLAB中的FMINCON函数对其进行求解,获得细观参数的最优解。最后,利用获得的最优参数,模拟不同...     

柔性混凝土配合比均匀试验灰色关联分析

针对隧道路面特殊环境的使用限制，就用于隧道复合路面的柔性水泥混凝土材料进行了试验研究，并提出改进的灰色相关度计算方法。它满足规范性、对称性、一致性，具有无量纲化后的保序性。分析结果表明改进的灰色关联度在多因素、多水平数、试验次数偏少的柔性混凝土配合比均匀试验的数据分析中是很有效的。     

不对称刚度支撑致横向振动柔性夹具试验

针对特殊产品器件的振动环境适应性考核,需要一定量值与主振向具有一定相差的横向振动分量。在多轴振动台不满足使用要求的情况下,利用柔性夹具的不对称刚度支撑设计原理,在单轴振动台获得了显著的横向振动。有限元动力学分析表明:不对称刚度支撑柔性夹具的低阶模态具有典型的横向振动形式;采用锤击法完成夹具的模态测试,其分析结果与有限元结果相吻合。单轴振动台正弦扫频试验表明:使用该柔性夹具产生了明显的横向振动分量,并且在特定频率范围内,横向振动响应大于主振向响应,故夹具设计成功有效,可用于特殊产品的振动环境适应性考核。     

基于柔性边界的非饱和接触模型参数标定方法研究

离散元法(DEM)是研究非饱和土力学性质的重要方法,其模拟的可靠性取决于非饱和接触模型细观参数的准确标定。目前,对非饱和接触模型细观参数的标定方法缺乏系统研究。本文提出了一种基于柔性边界的标定DEM中非饱和接触模型细观参数的方法,对非饱和接触模型细观参数进行了系统标定,并通过参数敏感性分析揭示了非饱和接触模型中细观参数与宏观力学性质的相关性。首先,通过正交试验设计对细观参数的取值范围进行优化,分析细观参数对宏观响应的敏感性,敏感性分析结果表明：非饱和土的割线模量E50主要受摩擦系数μ、吸力?、杨氏模量E影响,影响程度大小为μ>? > E;非饱和土的峰值强度Sp主要受吸力?、摩擦系数μ影响,其影响程度大小为??>μ>E。其次,根据敏感性分析结果确定相关宏观响应的显著影响参数,利用基于中心复合试验设计(CCD)的响应面分析方法建立非饱和土宏观力学参数与显著影响参数之间的回归方程。再次,根据回归方程建立非饱和土细观参数的最优化模型,使用MATLAB中的FMINCON函数对其进行求解,获得细观参数的最优解。最后,利用获得的最优参数,模拟不同围压下非饱和土的三轴试验并与试验结果进行对比,验证所标定参数的有效性。该方法可为进一步分析非饱和土的细观力学性质提供基础。     

基于弹性衬套和柔性零部件的车轮定位参数仿真试验

为了分析悬架中弹性衬套替换刚性铰接及主要承栽零部件的柔化处理对车轮定位参数的影响,以多体动力学理论为基础,在Adams中建立了某车双横臂独立悬架多刚体模型Ⅰ,对三因素弹性衬套替换刚性铰接以及下横臂和横向稳定杆的柔化处理的影响进行仿真试验.仿真结果说明:3个因素对车轮定位参数有很大的影响.在模型Ⅰ的基础上综合考虑上述3个因素建立了模型Ⅱ并进行悬架运动学分析,揭示了车轮定位参数的变化特性,为悬架的开发设计奠定了基础.     

青饲玉米收获机械切碎装置参数优化试验

针对青饲玉米收获机械作业能耗大、切碎质量差的问题,利用自制青饲玉米收获机切碎试验台开展作业参数优化试验,分析作业参数对作业能耗和切碎质量的影响规律。以切碎比能耗、标准草长率为主要性能指标,切碎装置转速、喂入速度和喂入倾角为试验因素,设计单因素试验,确定各试验因素的较优水平区间;通过正交试验,建立各因素与指标之间的数学回归模型,探究各因素对指标的影响规律。试验结果表明:切碎比能耗最小时的最优作业参数组合如下:切碎器转速为1 005 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为8.4°;标准草长率达到最高时的最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为3.5 m/s,喂入倾角为8.5°。综合优化得到影响切碎作业性能的综合最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为8°。田间验证试验表明:切碎比能耗相对误差为5.23%,标准草长率相对误差为3.15%,最优作业参数综合表现良好,且回归模型可靠。     

交替换岗式大豆小区育种排种器优化设计与试验

针对大豆小区育种清换种复杂的问题,设计了交替换岗大豆小区育种排种器。采用双排种盘交替作业完成清换种作业,采用离散元软件模拟了不同结构尺寸的排种器的投种、清种工作过程,以排种盘转速、下限角度、种箱宽度为试验因素,以单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,采用3因素5水平二次回归正交旋转组合设计试验方法进行试验。试验结果表明：对单粒率,排种盘转速、下限角度、种箱宽度影响为极显著（P<0.01）;对多粒率,排种盘转速、下限角度影响为极显著（P<0.01）,种箱宽度为显著（P<0.05）;对空粒率,排种盘转速、下限角度、种箱宽度影响为极显著（P<0.01）。当排种盘转速为45 r/min时,种箱宽度在9～15 mm,下限角度在92°～140°之间,可获得合格指数大于90%,重播指数小于5%,漏播指数小于5%。在最优组合参数下,制作排种器并进行田间试验,结果表明：仿真结果与理论结果基本吻合,该排种器清换种简洁高效,种子无残留,有效解决了清换种复杂的问题。     

净砂与胶结砂土Trapdoor试验离散元数值模拟

Trapdoor试验是一种广泛应用于隧道工程中的研究方法,可以对隧道开挖等引起的结构上应力分布变化进行分析。利用净砂与胶结砂土Trapdoor试验离散元模拟研究土体破坏形态、自由门上土压力分布、颗粒位移以及颗粒转动情况。结果表明:净砂和胶结砂土破坏形态相似,从自由门中心向两侧可以划分为破坏区、剪切带以及影响区域;破坏区内颗粒位移较大,剪切带内颗粒转动明显;与净砂相比,胶结砂土破坏土体表面形成裂缝,由于胶结的存在使得剪切带较窄,土体破坏范围和自由门上土压力都较小。     

新型柔性护栏端头结构的拓扑优化

为了研发出一种能够满足我国新法规的新型柔性护栏端头,根据国内新出台的评价标准,利用汽车-护栏有限元模型仿真分析和实车足尺碰撞试验相结合的方法,并结合元胞自动机的拓扑优化方法,展开对客车碰撞条件下的新型柔性护栏端头结构拓扑优化分析。利用耐撞性拓扑优化方法,对新型柔性护栏端头设计区域进行5种不同工况下的拓扑优化分析,并得出新型柔性护栏端头结构拓扑构型;最后,利用仿真软件针对所提取的"四角弧度"端头拓扑构型进行仿真验证分析。分析结果表明:收敛构型与原构型的质量分数比为0.3的端头拓扑构型能够有效避免现有柔性护栏端头由于强度过高以致车体发生绊阻和乘员加速度过大以及翻车事故的发生,车体X、Y、Z轴的最大加速度分别为11.0、0.38、4.0g,均小于评定标准的20g,满足碰撞安全性标准要求,可为公路护栏提供足够约束力,保证公路护栏的正常防护能力。     

压痕测试仪器的研制与试验分析

为研究材料的微观力学性能,设计了一套压痕测试装置。首先对关键零部件柔性铰链进行仿真分析,在最大量程时柔性铰链所受应力为49.85MPa,远小于柔性铰链的屈服强度;之后进行了整机仿真分析,装置固有频率达到527.71Hz,装置在实验过程中不会发生共振。然后校准了传感器的线性度,其线性度都达到0.99以上,满足精度要求。最后利用校准后的仪器开展铝合金研究工作,验证了铝合金在预拉力下材料微观力学性能的变化趋势。     

小麦联合收获机清选机理分析与优化试验

针对小麦联合收获机作业过程清选损失和籽粒含杂率"双高"的问题,开展小麦联合收获机清选作业参数优化试验,探究整机清选装置作业参数对清选损失率和籽粒含杂率的影响规律,确定清选作业参数的最优组合。基于气流场籽粒运动分析,建立了风筛清选系统的试验模型;对清选筛振幅、清选筛频率、风机风速和气流方向角4个参数进行了单因素试验和响应面回归试验,结果表明:风机风速是影响籽粒含杂率的显著影响因素,振幅、频率是影响清选损失率的显著影响因素。采用响应面试验方法,应用Design-Expert建立了清选损失率和籽粒含杂率的回归数学模型,获得了最佳工作参数如下:清选筛振幅为31 mm、清选筛频率为4 Hz、风机风速为12 m/s、气流方向角为26°。最佳参数组合的试验结果如下:籽粒含杂率为0.476%,清选损失率为0.438%,与理论计算的相对误差分别为7.8%和6.4%。     

大豆籽粒形状和尺寸分析及其建模

为建立大豆籽粒的离散元法分析模型,对大豆籽粒的几何形状和尺寸参数进行了测试分析。由测试分析可知,大豆籽粒的几何形状与椭球近似,三轴尺寸均服从正态分布,三轴尺寸中主尺寸与次尺寸间存在一定的函数关系。在此基础上,提出一种基于球充填的大豆籽粒建模方法,即将大豆籽粒的几何形状简化成椭球形,以实际大豆籽粒的各三轴尺寸平均值作为椭球的三轴尺寸,采用球充填方法建立椭球(单个籽粒)的分析模型;选单个籽粒分析模型的主尺寸,按正态分布随机生成,次尺寸通过与主尺寸的关系计算得出,由此建立具有不同尺寸及分布的大豆籽粒群体模型。以2个品种大豆籽粒为例,通过堆积试验和本文提出的自流筛分试验的仿真与试验结果对比可知,当充填球数为5时,仿真结果与试验结果较接近,初步证明了本文提出的大豆籽粒建模方法的可行性和有效性。     

滑切试验台的设计制作及试验

阐述了试验台的总体设计思想和试验台的构造、结构参数、工作原理．试验结果表明：在切断同样断面作物茎秆备件下：（1）滑切速度不变,法向力增加时,滑切距离与其成反比,滑切阻力和功率与其成反比,增加率基本相同;（2）法向力不变,改变滑切速度时,滑切距离、阻力和功率成正比增加,但增加比率不同．     

基于正交试验设计的节能灯自动化生产线车轨系统的优化设计与仿真

运用正交试验设计的方法,研究全螺旋型节能灯自动化生产线车轨系统的结构尺寸参数对其技术性能的影响．在试验范围内,确定车轨系统结构参数的最优化组合．在此基础上,根据实际工况设计车轨系统的结构参数并利用仿真分析软件ADAMS得到车轨系统的运动学和力学性能曲线,完成车轨系统虚拟样机的优化设计与仿真分析．     

基于三轴试验与离散元模拟的路基土力学特性研究

针对宿州市学府大道路基砂土,通过室内土工试验得到其基本物理性质指标,并结合室内三轴试验,分析不同相对密实度下砂土的应力-应变特性和体积应变特性及其变化规律.结果表明:在固定围压下,砂土的相对密实度越大,砂土抗剪强度和抗变形能力越强,而且砂土的内摩擦角与相对密实度呈正相关,即随着相对密实度的增大而增大.此外,通过建立与室...     

深部巷道围岩变形试验与数值模拟研究

为了研究深部软岩巷道的变形破坏特性,以淮南矿区某煤矿13-1煤回采巷道为例,在现场调查回采巷道工程概况的基础上,开展了室内深部回采巷道围岩变形特性相似模拟试验,并基于块体离散元法,建立了深部回采巷道围岩的数值模型,模拟了开挖过程中围岩的变形特性。相似模拟试验和数值模拟试验结果表明,深部巷道围岩的典型特征为:巷道底臌量两帮移近量顶板下沉量,巷道不同围岩受开挖扰动的位移影响范围不同,底板为3.5 m,顶板为2.45 m,两帮为5.5 m。     

玉米籽粒收获机清选筛堵塞规律及脱附试验

针对玉米籽粒收获机清选筛堵塞引发清选作业质量降低的问题,选取筛片倾角37.5°、45°、52.5°、60°四组筛孔开度的鱼鳞筛,开展清选筛堵塞规律和脱附田间试验.作业量为1.5 hm2时,上清选筛的堵孔比例分别为7.89％、7.59％、7.14％、6.91％,尾筛的堵孔比例分别为8.07％、7.81％、7.49％、6....