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基于流固耦合实例——插秧机泥田耕作仿真案例详解

6月前浏览9463

本文摘要(由AI生成):

本案例详解了基于流固耦合力学分析的插秧机动力学模拟过程。通过构建车架与车轮的简化模型,并采用特定的网格划分和材料定义,模拟了插秧机在泥田中的运动过程。过程中详细介绍了网格划分、材料属性设置、转动铰链创建、载荷施加、边界条件设定以及流固耦合关键字的添加等步骤。最终通过求解,展示了插秧机在泥田中的动力学行为,为插秧机的设计和优化提供了重要参考。


写在前面流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支,它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体 位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用,变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动,从而改变流体载荷的分布和大小,正是这种相互作用将在不同条件下产生形形**的流固耦合现象

背景介绍

插秧机是将稻苗植入稻田中的一种农业机械。进行种植时,首先以机械爪从苗床中取出数株稻苗植入田中的泥土,为了保持对苗床与地面的角度为直角,机械爪的前端移动时必须采取椭圆形的动作曲线。动作是靠着旋转式或变形齿轮的行星机构来完成,前进的引擎同时可以带动这些动作机械。插秧机在泥土上行进必须有止滑的车轮及浮行设计。插苗若是成片,则是从特定的秧苗箱中取出稻苗,再以机械方式种植。

本次案例中,将简化插秧机结构,仅保留车架与车轮部分,通过添加约束、载荷与边界条件,模拟插秧机在泥田中的运动过程,实现动力学分析。

案例详解

1  网格模型

车架、车轮采用2D_Shell网格单元划分,水、土壤采用3D_Solid网格划分。



材料定义

要点:土壤采用#147材料,此材料需要在LS-prepost中定义。

image.png

密度为2350Kg/m3  含税率为0.3

3  属性设置

要点:水和土壤采用11号算法公式EQ.11:1 point ALE multi-material element,也就定义了其流体的性质。其中水还引用了状态方程,具体解释参见LS-dyna用户手册。


4  材料属性赋予

5 转动铰链的创建

5.2 创建铰链component。

5.3 创建转铰:

1D—fe_joint—revolute,依次顺序选择1、2、3、4点

5 .4 按照上述方法创建4个小轮、2个大轮的转铰(转铰创建的详细过程请联系作者)

6  载荷施加

施加方法:*BOUNDARY PRESCRIBED MOTION+载荷曲线该关键字作用:在节点或一组节点上定义强制节点运动(速度,加速度或位移)

6.1 添加载荷曲线

6.2 施加载荷(ls-prepost)

对4个小轮、2个大轮施加相应的转动载荷,对机架施加移动载荷。

7 边界条件

7.1 土壤底部固定约束

添加底部节点为node_set——>添加spc固定约束。

7.2 无反射边界条件添加

添加土壤周边节点为node_set——>添加无反射边界条件

8  流固耦合关键字

添加小轮、大轮分别与水和土壤的流固耦合关键字

9 多物质运动接触关系

 添加水、土壤为多物质运动

10求解结果展示





LS-DYNAANSYS 其他HyperMesh其他耦合通用农业
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首次发布时间:2019-06-17
最近编辑:6月前
阿拉丁神灯
本科 | 结构设计师 签名征集中
获赞 42粉丝 258文章 3课程 8
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3条评论
老虎
签名征集中
5年前
你好,能录制个插秧机的视频吗
回复 1条回复
老虎
签名征集中
5年前
你好,能把k文件发共享一下吗
回复
5年前
您好,请问结构划分单层网格,结果是否会失真?
回复
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