玉米秸秆切割过程的非线性数值模拟与仿真试验

应用Solidworks软件建立玉米秸秆—切割刀片参数化模型,借助LS-DYNA971非线性有限元软件模拟切割刀片切割玉米秸秆的过程。玉米秸秆切割的有限元数值模拟能降低试验成本和缩短试验时间,可视化数值模拟过程可为玉米秸秆收获机械的设计提供理论参考。利用参数化模型特点,通过改变玉米秸秆直径大小、秸秆含水率、切割方式和刀片刀端线速度进行正交仿真试验。结果表明:对切割力来说,含水率对其影响最显著,其它影响依次为:秸秆直径、切割方式、刀片刀端线速度;对切割功耗来说,含水率影响最显著,其次分别为:秸秆直径、刀片刀端线速度、切割方式。经正交综合平衡法分析可知:当刀片刀端线速度为28 m·s-1,采取滑切方式,玉米秸秆含水率、直径分别为45%、26 mm时为最优。玉米秸秆—切割刀片动力学可视化数值模拟仿真模型的构建和分析,对玉米秸秆收获机械设计具有重要的参考价值。