[發明專利]一種建立模擬玉米果穗動力接觸的有限元模型的方法

有效

• 申請號: 201410359662.8
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104156512B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 李心平;馬義東;杜哲;馬磊;吳康;高春艷;馬福麗
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

1.一種建立模擬玉米果穗動力接觸的有限元模型的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）、建立玉米果穗模型

a、選取若干玉米果穗，測量玉米芯直徑和長度并分別取均值，根據直徑均值作出玉米芯的端面圓，根據長度均值拉伸出玉米芯圓柱體模型，并根據選取玉米果穗的平均穗行數n，將玉米芯圓柱體模型的兩端面對應均分為n等份扇形；

b、在步驟a中所取的玉米果穗上選取若干玉米籽粒，測量玉米籽粒的尺寸并取均值，根據均值作出玉米籽粒和玉米籽粒上的胚芽邊界在水平面上的垂直投影，根據玉米籽粒的厚度均值拉伸出玉米籽粒模型；沿玉米籽粒模型中心軸線標記胚芽上的若干點，測量出所取玉米籽粒的胚芽上與標記點位置相應處的厚度并取均值，根據該均值與玉米籽粒厚度均值的差值，在玉米籽粒模型上作出胚芽邊界上的點與標記點的連結曲面，根據該連結曲面在建立的玉米籽粒模型的其中一個側面上切除出胚芽曲面，從而建立具有胚芽的玉米籽粒實體模型；

c、在玉米籽粒實體模型上，玉米籽粒底部的尖端至胚芽底部的區域為玉米籽粒的果柄，測量果柄的幾何特征參數，并根據果柄的幾何特征參數在步驟a中建立的玉米芯圓柱體模型的圓周面上縱向均勻切除出n條用于放置果柄的槽體，每個槽體均位于一個劃分出的扇形區域內，然后將步驟b建立的玉米籽粒實體模型通過其果柄一一裝配到槽體中，使玉米籽粒胚芽處的端面與玉米芯圓柱體模型一端的端面配合；然后每間隔兩列玉米籽粒，將相鄰兩列玉米籽粒沿玉米芯中心軸線方向移位玉米籽粒厚度均值的???????????????????????????????????????????????，建立玉米果穗模型；

（2）建立有限元模型

a、選取步驟（1）c建立的玉米果穗模型的一段，將選取段上玉米籽粒1對1接觸的兩行的縫隙標記為A縫，玉米籽粒1對2錯位接觸的兩行的縫隙標記為B縫，并在其中一個縫隙的正上方建立用于沖擊玉米果穗的呈楔形的沖頭模型；

b、采用映射方式對步驟（2）a建立的沖頭模型劃分網格，將其劃分為若干個六面體單元；采用掃掠方式對步驟（2）a選取的玉米果穗模型中的玉米芯劃分網格，將其劃分為若干個六面體單元；采用自由方式對步驟（2）a選取的玉米果穗模型中的玉米籽粒劃分網格，將其劃分為若干個四面體單元；

c、取實際玉米果穗對應于步驟（2）a的玉米果穗模型選取段，采用推力計測得實際玉米果穗中A縫玉米籽粒間的擠壓力、B縫玉米籽粒間的擠壓力、沿玉米芯軸線方向的玉米籽粒間的擠壓力以及玉米籽粒的果柄與玉米芯的連接力，根據推力計的測量結果，在步驟（2）b建立的玉米芯和玉米籽粒各網格中的節點處通過ANSYS/LS-DYNA軟件中的點焊來模擬建立前述四個作用力的大小，從而建立模擬實際玉米果穗生產特性的模型。

2.根據權利要求1所述的一種建立模擬玉米果穗動力接觸的有限元模型的方法，其特征在于：步驟（2）a建立的沖頭模型以及步驟（2）c中通過ANSYS/LS-DYNA軟件建立的玉米芯和玉米籽粒均選用軟件中的solid164號單元；根據測量實際玉米果穗對應于步驟（2）a的玉米果穗模型選取段中玉米芯和玉米籽粒的彈性模量、泊松比和密度，選取軟件中對應的玉米芯和玉米籽粒材料模型。