發(fā)布時間：2024-06-29 02:31

　　土壤切削是土壤耕作中復雜的動態(tài)過程,隨著耕作深度、耕作速度、土壤類型及土壤力學性能等的變化而不同。為耕作部件的設計提供相關的技術參數,減小耕作部件的牽引阻力,采用擴展有限元法模擬土壤切削裂紋規(guī)律的研究具有重要的理論意義和實際價值。 本文基于土壤的庫倫失效本構關系、斷裂力學及裂紋擴展理論建立三維土壤耕作切削模型,利用擴展有限元法對耕作過程中的土壤裂紋擴展及斷裂情況進行模擬分析。確定土壤類型、建立土壤切削的三維模型、設定土壤特性參數、計算步驟、定義土壤與耕作部件的相互關系及邊界約束和荷載,然后進行網格劃分,并進行數值模擬。 基于擴展有限元法數值模擬分析耕作過程中的土壤裂紋擴展及斷裂情況,得出數值分析的結果與已有土壤切削的實驗結果基本一致。根據最大周向應力理論,推導建立最大周向應力與應力強度因子的數值關系,改變不同應力強度因子對土壤切削中的裂紋擴展進行數值模擬,結果表明隨著應力強度因子的降低,土壤的抗剪強度隨之減小,最大周向應力也相應降低。土壤切削中土壤裂紋起裂角減小,而且裂紋擴展呈現不同的破裂軌跡。當土壤應力強度因子降低到一定范圍時,土壤切削時土壤發(fā)生水平移動,土壤由脆性逐漸變?yōu)榱鲃有�。�?..

【文章頁數】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 土壤切削問題研究的國內外現狀
        1.2.1 土壤切削問題研究的國外現狀
        1.2.2 土壤切削研究的國內現狀
    1.3 裂紋擴展問題的研究進展
        1.3.1 有限元法模擬裂紋擴展進展
        1.3.2 擴展有限元法模擬裂紋擴展
    1.4 本文主要研究的內容
    1.5 本章小結
第二章 擴展有限元法(XFEM)的基本原理
    2.1 擴展有限元法的基本思想
    2.2 擴展有限元的單位分解法
    2.3 裂紋位置的描述方法
        2.3.1 直線方程描述法
        2.3.2 矢量計算法
    2.4 裂紋擴展有限元模型
    2.5 本章小結
第三章 斷裂力學的基本理論
    3.1 裂紋類型
    3.2 裂紋擴展的能量平衡方程
        3.2.1 斷裂平衡理論
        3.2.2 裂紋擴展的能量平衡方程
    3.3 裂紋擴展的能量釋放率及應力強度因子
        3.3.1 裂紋擴展的能量釋放率
        3.3.2 應力強度因子
    3.4 脆性復合型裂紋擴展的最大周向應力理論
    3.5 本章小結
第四章 土壤切削模型的建立
    4.1 應用平臺下土壤切削模擬的分析步驟
    4.2 裂紋擴展計算的流程圖
    4.3 土壤切削模型的建立
    4.4. 土壤切削模型的前處理工作
    4.5 本章小結
第五章 基于擴展有限元法土壤切削裂紋擴展的數值模擬
    5.1 驗證土壤切削裂紋擴展及斷裂的可行性
        5.1.1 土壤切削裂紋擴展及斷裂的四階段
        5.1.2 土壤切削裂紋擴展模擬分析
        5.1.3 對比已有實驗進而驗證擴展有限法模擬土壤切削的可行性
    5.2 不同土壤應力強度因子的土壤裂紋擴展趨勢的預測
    5.3 模擬土壤切削裂紋擴展及斷裂的分析結果及討論
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 論文總結
    6.2 問題和展望
致謝
參考文獻
附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3997028