基于仿生设计方法的开沟器优化设计

作     者：张志丰 张峻霞 张琰 ZHANG Zhifeng;ZHANG Junxia;ZHANG Yan

作者机构：天津科技大学机械工程学院天津300222 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津300222 

基　　金：国家自然科学基金青年基金资助项目(51405341) 天津市自然科学基金资助项目(15JCYBJC19300) 

出 版 物：《计算机集成制造系统》 (Computer Integrated Manufacturing Systems)

年 卷 期：2022年第28卷第4期

页      码：1143-1149页

摘      要：为降低开沟器犁地阻力,同时提高开沟效率,基于仿生设计方法对开沟器曲面进行优化设计。仿生开沟器设计依据土栖生物蝼蛄独特的爪趾形态特征,因其在快速挖掘过程中其爪趾具有突出的低阻力特性。通过逆向工程方法构建出蝼蛄爪趾的生物立体模型,并模拟4个爪趾楔入土壤的过程。结果显示,爪趾T2在楔入角度为35°时土壤应力值相对最小且应变值相对最大。提取爪趾T2的4条生物轮廓曲线,对曲线进行拟合后应用于仿生开沟器的设计方案。将仿生开沟器设计方案通过模拟仿真方法进行验证,在相同条件下对原型开沟器进行仿真实验。研究表明,优化后的仿生开沟器作用于土壤后,较原型开沟器作用于土壤产生的最大应力降低56.32%,最大应变提高27.80%,提高了开沟器的开沟效率。

主 题 词：开沟器 逆向工程 有限元分析 仿生设计 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.13196/j.cims.2022.04.016

馆 藏 号：203111044...