Modelo de elementos finitos y calibración de parámetros de corte del tallo de crisantemo silvestre
Autores: Wang, Tao; Liu, Zhengdao; Yan, Xiaoli; Mi, Guopeng; Liu, Suyuan; Chen, Kezhou; Zhang, Shilin; Wang, Xun; Zhang, Shuo; Wu, Xiaopeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelo de elementos finitos y calibración de parámetros de corte del tallo de crisantemo silvestreCategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Debido a la falta de un modelo preciso en la simulación de elementos finitos de la cosecha mecanizada de crisantemo silvestre, el tallo de crisantemo silvestre en el período de cosecha se toma como objeto de investigación. Se utilizan los programas ANSYS Workbench 19.0 y LS-DYNA (LS-PrePOST-4.3-X64) para calibrar el modelo de simulación de elementos finitos del corte del tallo de crisantemo silvestre. Se obtiene la distribución del diámetro del tallo en la altura de corte del crisantemo. Las fuerzas de corte máximas en diferentes diámetros (7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm y 11 mm) dentro del rango de corte se determinan como 120.0 N, 159.2 N, 213.8 N, 300.0 N y 378.2 N, respectivamente, utilizando una máquina de ensayo biomecánico y una cuchilla de corte hecha a medida. Se utiliza el modelo de fallo Plastic_Kinematic para simular el proceso de corte mediante el método de elementos finitos. Se emplea la prueba de Plackett-Burman para filtrar los factores de prueba que afectan significativamente los resultados, a saber, el límite elástico, la deformación de fallo y el parámetro de velocidad de deformación C. Se obtiene el modelo de regresión entre la fuerza de corte y los parámetros significativos mediante experimentos de diseño compuesto central. Para obtener los parámetros del modelo, los valores medidos se sustituyen en la ecuación de regresión como valores objetivo de simulación. En otras palabras, el límite elástico es de 17.96 MPa, el parámetro de velocidad de deformación C es de 87.27 y la deformación de fallo es de 0.0387. Se realiza la prueba de simulación de fuerza de corte máxima con los parámetros determinados. Los resultados mostraron que el error máximo entre el valor simulado y el valor real de la fuerza máxima de corte de tallos de crisantemo silvestre con diferentes diámetros es del 7.8%. Esto indica que los parámetros calibrados del modelo de fallo del tallo relevante pueden ser utilizados en la simulación por el método de elementos finitos y proporcionar una base para simulaciones posteriores.
Descripción
Debido a la falta de un modelo preciso en la simulación de elementos finitos de la cosecha mecanizada de crisantemo silvestre, el tallo de crisantemo silvestre en el período de cosecha se toma como objeto de investigación. Se utilizan los programas ANSYS Workbench 19.0 y LS-DYNA (LS-PrePOST-4.3-X64) para calibrar el modelo de simulación de elementos finitos del corte del tallo de crisantemo silvestre. Se obtiene la distribución del diámetro del tallo en la altura de corte del crisantemo. Las fuerzas de corte máximas en diferentes diámetros (7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm y 11 mm) dentro del rango de corte se determinan como 120.0 N, 159.2 N, 213.8 N, 300.0 N y 378.2 N, respectivamente, utilizando una máquina de ensayo biomecánico y una cuchilla de corte hecha a medida. Se utiliza el modelo de fallo Plastic_Kinematic para simular el proceso de corte mediante el método de elementos finitos. Se emplea la prueba de Plackett-Burman para filtrar los factores de prueba que afectan significativamente los resultados, a saber, el límite elástico, la deformación de fallo y el parámetro de velocidad de deformación C. Se obtiene el modelo de regresión entre la fuerza de corte y los parámetros significativos mediante experimentos de diseño compuesto central. Para obtener los parámetros del modelo, los valores medidos se sustituyen en la ecuación de regresión como valores objetivo de simulación. En otras palabras, el límite elástico es de 17.96 MPa, el parámetro de velocidad de deformación C es de 87.27 y la deformación de fallo es de 0.0387. Se realiza la prueba de simulación de fuerza de corte máxima con los parámetros determinados. Los resultados mostraron que el error máximo entre el valor simulado y el valor real de la fuerza máxima de corte de tallos de crisantemo silvestre con diferentes diámetros es del 7.8%. Esto indica que los parámetros calibrados del modelo de fallo del tallo relevante pueden ser utilizados en la simulación por el método de elementos finitos y proporcionar una base para simulaciones posteriores.