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木薯块根拔起力的力学模型和数学模型分析被引量：20: 2011年; 为了探讨不同块根拔起速度和块根生长状况对块根最大拔起力的影响规律,该文采用物理试验方法、ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真技术及土力学理论分析方法进行物理试验和力学分析,建立了考虑拔起速度影响的木薯块根拔起力的力学模型和数学模型,且对模型进行了试验验证。结果表明,假设木薯块根对土壤的作用为一圆盘和圆盘外延对土壤的共同作用的力学模型合理;圆盘最大拔起力的数学模型精度高,理论值与实测值的相对误差小于16%;木薯块根最大拔起力的数学模型对成圆盘状分布生长的木薯块根拔起力有较高的预测精度,对生长分布较不均匀的木薯块根拔起力的预测精度较低,但理论值与实测值的相对误差也小于27%;木薯块根最大拔起力随拔起速度、块根圆盘直径和圆盘深度的增大而增大;块根圆盘深度对木薯块根的最大拔起力的影响最大,其次是圆盘直径,最后是拔起速度。该文为挖拔式木薯收获机械块根拔起机构系统的设计提供依据。; 杨望蔡敢为杨坚黄亦其; 关键词：数学模型动力学农业机械木薯块根

木薯收获机块根拔起机构驱动轴有限元分析被引量：1: 2015年; 为了提高木薯收获机的工作性能,针对木薯块根拔起机构核心传动部件——驱动轴进行有限元分析。首先通过ADAMS建立块根拔起机构虚拟样机,并进行动力学仿真分析,求出驱动轴在工况下的扭矩;再利用力学分析方法,计算驱动轴的轴向压力、径向压力等;后采用ANSYS对驱动轴进行静力学分析,求出其最大应力、最大变形量以及最大扭转角。结果表明,驱动轴的最大应力远小于其材料的许用应力,表明该驱动轴尚存在优化空间,为进一步优化设计木薯收获机提供依据。; 班彩霞张栩梓刘浩杨望; 关键词：驱动轴 ADAMS ANSYS

基于改进蜘蛛群集算法的木薯收获机块根拔起速度优化被引量：3: 2018年; 针对挖拔式木薯收获机由于较难获得块根拔起速度控制系统最优化控制参数,造成块根拔起速度控制精度较低,木薯块根收获拔断损失率较大的问题,开展拔起机构块根拔起速度控制系统控制参数优化的算法研究。该文以模糊PI作为块根拔起速度控制算法,采用多领域的动力学仿真技术,构建木薯收获机块根拔起机构控制系统的联合仿真模型,以较优块根拔起速度模型为控制目标,块根拔起阻力为条件,开展结合局部搜索算子的蜘蛛群集算法的模糊PI控制参数的优化研究,且进行了田间木薯块根拔起试验。结果表明,结合局部搜索的蜘蛛群集算法比蜘蛛群集算法具有较快的收敛速度和较高的搜索精度,模糊PI控制参数的优化结果,控制参数K_p为0.841,K_i为0.203 9,在优化的控制参数条件下,块根拔起速度能较好跟随较优块根拔起速度,木薯块根的垂直拔起速度与块根拔起较优速度的平均相对误差为4.5%,滑块位移与理论值的平均相对误差为3.7%。; 杨望李杨郑贤陈科余杨坚莫建霖隋明君; 关键词：机械化联合仿真

种植于红粘土的木薯块根挖掘作业数值模拟被引量：19: 2013年; 针对种植于红粘土的木薯块根挖掘作业,采用有限元法(Finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(Smoothedparticle hydrodynamics,SPH)的耦合算法及修正的莫尔-库仑屈服准则,建立木薯块根挖掘作业耦合计算模型,并进行物理试验验证。利用该计算模型对挖掘松土过程进行数值模拟,在细观上研究挖掘铲的松土机理和块根的变形过程。采用二次回归通用旋转设计方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),研究挖掘铲结构参数交互作用对牵引阻力、松土效果和块根最大有效应力的影响规律及对挖掘铲结构参数进行优化。结果表明,所建立的耦合计算模型适用于挖掘作业时土壤产生大变形的数值模拟研究。土壤被铲尖抬起,产生弯折、剪切破裂是土壤疏松的主要原因;在挖掘松土过程中,块根受土壤挤压产生弯曲变形。大的入土角和小的翼张角组合、大的入土角和大的铲宽组合、大的铲宽和小的翼张角组合,松土程度大,但小的入土角和小的铲宽组合、大的翼张角和小的铲宽组合,牵引阻力小,且大的翼张角和小的铲宽组合,块根最大有效应力小;挖掘铲结构参数的优组合如下:入土角为28°,翼张角为64°,铲宽为38 cm,其松土程度为20.83 mm,牵引阻力为8 641 N。; 杨望杨坚贾丰云王秋羽黄亦其; 关键词：木薯块根挖掘铲数值模拟参数优化

木薯收获机土薯抖动分离装置性能仿真及试验被引量：14: 2017年; 为了考察木薯收获机块根拔起时弹簧式土薯抖动分离装置的土薯分离机理和因素对分离性能的影响规律,优化性能影响因素,进行弹簧式土薯抖动分离装置动力学仿真试验。采用光滑粒子流体动力学和有限元的耦合方法及二次回归通用旋转设计方法,构建土壤-木薯-抖动分离装置系统的动力学仿真模型和影响土薯分离性能的回归数学模型,研究了木薯块根拔起时土薯抖动的分离机理及各影响因素对土薯分离性能的影响规律,同时,采用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数,对性能影响因素进行了优化。结果表明,因素的优组合为:长孔长度2.68 cm、弹簧刚度20.04 kN/cm、弹簧预紧力335.2 N,相应的干净度为0.778,碰撞力为320 N,试验验证的干净度为0.698,与理论结果的相对误差较小,约为10%,理论结果与验证结果较一致,表明建立的回归数学模型及优化结果合理。研究结果可为土薯分离质量高的挖拔式木薯收获机弹簧式土薯抖动分离装置的设计提供参考。; 杨望张栩梓杨坚郑贤廖丽; 关键词：机械化

木薯块根拔起的最大应力数值模拟及试验被引量：7: 2016年; 为了探明木薯拔起时块根最大应力的影响规律和确定块根不被拔断的允许最大拔起力,论文采用FEM(finite element method)和SPH(smoothed particle hydrodynamics)的耦合方法及二次回归旋转设计方法,通过构建土壤-块根-茎秆系统的数值模拟计算模型,进行木薯块根拔起数值模拟试验,测定各因素组合条件下的块根最大拔起力和块根最大应力,建立块根最大应力与拔起速度、块根的大小、长短和生长深度及土壤的软硬程度的多因素耦合数学模型,研究了各影响因素及交互作用对块根最大应力的影响规律,同时,通过块根最大拔起力和块根最大应力的散点图,研究了块根最大拔起力和块根最大应力的相关性,确定了块根不被拔断的允许最大拔起力,且2014年12月底在广西武鸣县某木薯种植地,采用随机抽样方法,进行了木薯块根最大拔起力和块根拔断率的田间试验和统计分析,对块根不被拔断的允许最大拔起力进行了验证,最大拔起力小于0.98 k N时,块根拔断率为2.5%。结果表明,块根最大应力与各影响因素的多因素耦合数学模型的F检验在0.000 1水平上显著,精度较高,可用于块根最大应力的影响分析;块根最大应力随拔起速度的增大呈先增大,后减小的变化,随生长深度、块根长度和土壤硬度的增大而增大,随块根直径的增大而减小;块根最大应力与最大拔起力相关性不强,块根允许最大拔起力约为0.98 k N。; 杨望李晓月王蓉蓉杨坚潘琴李娟娟; 关键词：农业机械木薯块根数值模拟试验数学模型

木薯块根收获机械与技术研究现状及发展趋势被引量：13: 2012年; 概述了木薯块根收获机械与技术的国内外研究现状,着重介绍了木薯块根机械的收获方式,对各种木薯块根机械收获方式的收获效率、质量及适应性进行了探讨,展望了我国木薯块根收获机械与技术研究发展的趋势,为木薯块根收获机械与技术的研究提供参考。; 杨望杨坚郑晓婷贾丰云; 关键词：木薯块根收获机械

木薯块根挖掘作业过程的数值模拟: 2013年; 为了获得木薯块根挖掘铲作业时挖掘铲与土壤的作用过程、块根应力变化过程和挖掘铲各结构参数对作业质量的影响规律,该文采用ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真软件,利用拉格朗日算法和光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)算法相结合的方法及修正的摩尔-库仑屈服准则,建立挖掘铲-茎秆-块根-土壤系统的动力学可视化仿真模型,对块根挖掘松土过程进行数值模拟分析,在微观层次上研究了挖掘铲的松土机理、土壤的变形、破裂、疏松过程和块根的应力变化过程,同时,采用单因素试验方法,研究了挖掘铲结构参数对牵引阻力、松土效果及块根有效应力的影响规律。结果表明:土壤被铲尖抬起,产生弯折、剪切破裂是挖掘作业土壤疏松的主要原因;在挖掘松土过程中,块根受土壤挤压产生弯曲变形。入土角和铲宽增大,牵引阻力增大,松土程度增加,但块根的弯曲变形也增大,有效应力增大,块根易产生折断,造成收获损失,而翼张角增大,牵引阻力减小,松土程度减小。; 杨望贾丰云杨坚; 关键词：挖掘铲动力学数值模拟

木薯块根收获机机电液联合仿真模型被引量：2: 2016年; 以一种新型的挖拔式木薯收获机为对象,采用Solid Works、ADAMS、AMESim和Mat Lab/Simulink软件分别建立木薯收获机的机械系统、液压电气系统和控制系统的模型,并在Mat Lab/Simulink平台下通过接口文件将机械系统、液压电气系统和控制系统的模型进行连接,构建联合仿真模型,且进行了物理试验验证。结果表明:建立的木薯块根收获机机电液一体化联合仿真模型精度较高,可用于木薯收获机控制系统的优化研究。; 杨望郑贤陈科余杨坚王晗李冠男肖梦琪; 关键词：建模方法

木薯力学特性测试被引量：41: 2011年; 木薯力学特性参数的研究,对木薯收获机械的设计、动力学仿真、数学模型建立具有重要意义。采用物理试验方法,利用中国科学院长春科新试验仪器研究所生产的WDW3100微机控制电子万能实验机,测定了华南205木薯块根、茎秆物理力学特性参数,且对数据进行了数理统计分析,结果表明,木薯块根可视为一各向同性材料,其平均轴向拉伸强度、轴向压缩强度、径向压缩强度、轴向剪切强度、径向剪切强度、抗弯强度、轴向弹性模量、径向弹性模量分别为:0.34、0.74、0.76、0.22、0.37、2.66、7.23、7.22 MPa;木薯茎秆为一各向异性材料,其平均轴向拉伸强度、轴向压缩强度、径向压缩强度、轴向剪切强度、径向剪切强度、抗弯强度、轴向弹性模量、径向弹性模量分别为:10.23、6.26、1.43、1.86、2.53、10.80、5.24、35.36 MPa。; 杨望杨坚郑晓婷王秋羽贾丰云赵家琦; 关键词：力学特性弹性模量木薯

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国家自然科学基金(51065003)

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