基于COSMOS/works的深松铲强度有限元分析

为研究深松铲的强度特性,减少深松作业时的故障,应用Solidworks建立了深松铲的三维几何模型,用Cosmos对深松铲进行了三维有限元分析,得到深松铲在工作载荷下的变形和应力大小,找出了深松铲的强度薄弱环节。结果表明,深松铲的最大应力为5.55×10~8N/m~2,最大扭曲位移为12.84mm.对深松铲进行了改进设计,加强了深松铲与机架的连接。应用Cosmos进行分析,表明改进后深松铲的强度和刚度均得到提高。     

深松铲的模态试验研究

目的 为了研究深松铲在实际工作状态下的振动特性,设计合理的深松铲结构.方法 采用模态试验,对深松铲进行单点激励、多点拾振,测量深松铲的频响函数曲线.用信号分析软件进行深松铲的模态参数识别.结果 模态试验表明深松铲柱的中部动刚度较小,属刚度薄弱区.结论 根据模态试验的结果 ,对深松铲结构进行了改进设计,加强了铲柱与机架的连接,使得改进后的深松铲前五阶模态频率平均增大了62.6%.阻尼比平均减小了13.8%.解决了深松作业时深松铲刚度不足的问题.     

仿生肋条结构表面深松铲刃的磨料磨损特性

基于仿生学原理,将栉孔扇贝的瓣表面具有良好耐磨性能的棱纹形结构应用于深松铲刃的磨损表面结构设计中。采用65Mn和T10两种材料设计并制备3种仿生类型深松铲刃试验样件,并在土壤磨料作用下与普通平板型试验样件进行了对比磨料磨损试验。结果表明:在不同的滑动速度下,65Mn、T10仿生试验样件比平板型样件的质量磨损量分别减小了17%~30%、13%~24%。肋条分布间距为1.5倍底宽的仿生试验样件的磨损量最低,T10样件的耐磨性优于65Mn。     

土壤深松技术及高效节能仿生研究的发展

深松技术是旱地保护性耕作体系中的重要技术措施之一,高效节能是深松技术的发展方向。本文介绍了土壤深松的作用、深松机具类型和深松机具高效节能技术措施研究及应用现状;分析了基于土壤洞穴动物足趾结构和力学性能的深松机具仿生研究的发展趋势。     

仿生圆盘犁犁体设计与制作

圆盘犁犁体的工作方式和受力特点与其它触土部件有较大差异。本文从仿生学角度出发，基于土壤动物体表非光滑构成脱土原理，在标准型普通圆盘犁犁体上堆焊仿生几何非光滑结构单元，从而对圆盘犁犁体进行仿生设计制作，使之既满足耕作要求，又能减粘脱土，降低耕作阻力。文中确定了_仿生几何非光滑结构单元的类型、数量、尺寸、分布和材料，分析了制作工艺方法，指出了具体的工艺流程，并制作完成了试验用仿生圆盘犁犁体，为仿生圆盘犁减粘降阻试验研究创造了条件。     

仿生挖掘机斗齿减阻试验

为了减小挖掘机斗齿的楔土阻力,提取了蝼蛄前足爪趾的构型,在JL80型斗齿的基础上进行了仿生斗齿设计。采用快速成型加工技术加工了仿生斗齿与JL80型斗齿试样。利用试验机对两种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。运用有限元分析软件对仿生斗齿和JL80斗齿的楔入过程进行了数值模拟。结果表明,在同样条件下仿生斗齿的楔入阻力较JL80型斗齿低11%。本文设计的仿生斗齿可以为挖掘机斗齿的优化设计提供参考。     

用有限元法确定单桩的承载力

本文首先建立用有限元法计算桩土体系自振频率的计算模式及计算方法，再用桩基静载试验资料来验证有限元法的计算结果的可靠性及有关参数取值的合理性。并用有限元法计算了不同地基土、不同桩长、不同桩径等因素对单桩承载力的影响。最后还用有限元计算了桩承台对单桩承载力的影响。     

塑膜防渗筑渠机回土机构挖掘齿的设计与分析

为了减少塑膜防渗渠道筑渠机回土机构挖掘齿的土壤阻力和粘附,对挖掘齿采用了仿生设计,分析了挖掘齿的受力,并且通过ANSYS有限元软件对挖掘齿的设计进行分析,为今后塑膜防渗筑渠机的研发提供参考依据．     

水田叶轮仿生增力叶片

根据水牛蹄适于水田等松软地面行走的特性,运用逆向工程技术提取其低行走阻力的外形几何特征,设计了水田叶轮仿生叶片,并确定了水田叶轮仿生叶片的3个关键设计参数。运用试验优化技术得到了影响因素的主次排序和最优水平。试验室土槽对比试验结果表明,仿生叶片提高了叶轮轮叶的牵引和驱动性能,与目前常用的平板叶片相比,产生的最大推进力提高37.8%,轮叶效率极值提高38.3%。水田土壤田间试验结果表明,装配仿生叶片的叶轮在泥脚深度为300 mm的水田具有较好的适应性。     

深松犁铲CO2焊/喷射高铬钼合金粉复合堆焊层耐磨特性

为解决传统深松犁铲易磨损的问题.提出了CO2气保焊-喷射送粉复合堆焊新工艺,在深松犁铲易磨损部位制备高铬钼合金堆焊层.用金相显微镜、扫描电镜、磨料磨损试验机对堆焊层与基体的结合状况、微观组织结构和耐磨料磨损性能,进行观察和测试.试验结果表明：堆焊层组织主要由下贝氏体、残留奥氏体构成且堆焊层与基体间为良好的冶金结合.耐磨料磨损性能与传统深松犁铲相比提高2.38倍,延长了其使用寿命.     

Bionic optimization research of soil cultivating component design

The basic biomechanical laws that apply to the clawed toes of animals with powerful digging abilities and the optimal bionic design of curved soil cultivating components with an analogous contour were researched in a novel way. First, the curvature and profile of the inside contour line of a field mouse’s clawed toe were analyzed. The finite element method (FEM) was then used to simulate the working process in order to study the changing characteristics of the working resistance of bionic soil- engag- ing s...     

凹坑型仿生形态环块样件接触问题有限元数值模拟

利用ANSYS建立了环块样件接触的实体模型,将齿轮接触问题进行了等效简化;根据ANSYS接触问题的有限元分析方法与仿生学表面形态优化设计技术,在环块样件的接触面区域形成了九种不同分布的凹坑型仿生表面微观形态,完成了光滑环块样件与九种凹坑型仿生形态环块样件接触问题的三维有限元数值模拟,进行了光滑与凹坑型仿生形态环块样件接触应力的对比分析,得出:仿生形态环块样件接触区域接触应力峰值高于光滑样件,但仿生形态环块样件接触区域的平均接触应力值低于光滑形态。     

仿齿冠压头破碎物料试验及模拟

模仿人类磨牙制作了仿齿冠压头,并对其进行了破碎率试验和有限元模拟分析。采用三维激光扫描仪获取齿冠点云,利用逆向工程技术设计制作仿齿冠压头。采用筛分称重法测定仿齿冠压头破碎率,使用非线性接触模型对仿齿冠压头破碎物料过程进行有限元模拟,并与圆柱、齿形压头进行对比。结果表明,仿齿冠压头破碎率高于其他压头,并且数据稳定可靠;仿齿冠压头对物料产生的破碎应力大,应力集中区域多,破碎效果优于其他压头。本文设计的仿齿冠压头提高了压头工作性能,为破碎机械压头的优化设计提供参考。     

基于贝壳表面仿生油管螺纹抗粘扣性能仿真分析

粘扣是油管螺纹的主要失效形式之一.针对油管螺纹粘扣的机理,将贝壳表面沟槽状仿生非光滑结构的耐磨特点应用在油管螺纹上以达到抗粘扣的目的.利用有限元仿真的方法对普通油管螺纹、基于贝壳表面结构的仿生沟槽结构油管螺纹在拧紧力矩作用下与轴向力作用下的齿面载荷分布进行模拟分析.结果表明,仿生油管螺纹表面接触应力全面低于普通螺纹,有效地减小了螺纹表面应力集中现象.     

土-结构相互作用1∶4钢框架-筏板基础模型激振试验研究

为了了解土与结构的相互作用,在土槽中进行1：4钢框架的激振试验,试验通过改变上部结构刚度,分别输人高斯白噪声测自振周期,EL波和Taft波研究其动力反应及土体对上部结构的减震效果,与有限元软件SAP2000模拟刚性地基上的钢框架做动力反应分析对比,发现自振周期有一定差异,上部结构刚度越大附加周期越大,附加周期最大值达到0．22s。土体对钢框架有一定的减震效果,这种减震效果主要跟上部结构刚度变化有关,由于土一结构相互作用,钢框架在土槽中激振时顶层加速度峰值比在刚性地基上激振时减小,折减系数达0．661,而顶层位移峰值则增大。     

基于地基系数法的桩前土体抗力计算公式推导

针对现有抗滑桩桩前土体抗力计算方法的缺陷与不足,基于地基系数法推导了滑面边界条件为固定端和铰支端情况下的抗滑桩桩前土体抗力计算公式.为验证该公式的合理性与正确性,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立了三维有限元边坡支护模型,并结合工程实例与现有计算方法相比较.结果表明,所推导出的计算公式能较精确地计算抗滑桩桩前土体抗力,从而得出更准确的桩身内力大小,降低了工程造价,在理论与工程实践中均有较好的借鉴价值.     

墙后填土对悬臂式挡土墙应力位移影响

为研究悬臂式挡土墙在不同墙后填料下的应力以及位移情况,对某悬臂式挡土墙建立有限元模型进行分析,得到其在砂土和粘土两种墙后填土的工况下的应力位移云图,根据有限元分析结果可以得到墙后填料使用砂土效果要弱于粘土,越靠近挡土墙顶端两者应力位移值相差幅度越大的结论．所得到的结论可以为边坡支护工程的设计以及研究提供相关的依据．     

桥式取料机行走车架力学性能分析

行走车架是桥式取料机最重要的部件之一,其力学性能的优劣决定着取料机的稳定性和安全性,只有其强度、刚度满足要求才能保证取料机的正常运行。首先,采用SolidWorks建立行走车架的三维模型,将建好的模型导入Ansys Workbench中,并使用有限元方法进行静力分析和模态分析,然后在利用理论公式对其进行许用应力计算基础上,对行走车架进行网格划分和数据分析,从而获取行走车架的应力云图和应变图以验证行走车架强度设计的可靠性;最后,对行走车架进行有限元模态分析,获取车架的前六阶固有频率和振型。通过对模态分析结果的研究,确保车架能够避开共振的频率区域。综合验证行走车架结构设计的合理性。