Model of simulation stress propagation in soil generated by tires of agricultural machines

Marcin Zabielski

Abstract

The purpose of this dissertation was the analysis of wheel interaction of dive unit to ground with the use of FEM. The first element was to design the digital model of agricultural driving tire with consideration to geometrical features of the tread. Likewise, the soil unit was modelled and the rim adjusted to a selected tire. All three elements were combined with one another with the use of CAD tools. To the received system of the elements there were matched material values answering the real values. Consequently, on the digital vehicle-area model was placed the grid of completed elements. The model was subjected to loading with the traction happening in natural environment. Two kinds of engineering analysis was performed. The first one dealt only with the vertical loading of the vehicle-area system, the further ones the turning moment was added. The results of the stress propagation in the soil unit, achieved through engineering tools, were confronted with the ones received by Assistant Prof. Lech Jakliński, Ph.D. habil. Eng. through laboratory methods. To the schemes displaying the change of stress values the function lines were approximated. The best adjusted trend line to the existing stress values appeared to be power function/ exponentiation dependency. In the further part of the dissertation the sensitivity analysis was conducted. Through the change of the boundary conditions describing the basic values of the soil unit, a few stress distributions were received answering the particular parameters. The assumption of the undertaken research was to substitute the empirical methods with digital methods. The traditional research were based on the construction of soil channels in which it was necessary to perform the use of tyre repeatedly. Modern engineering programming can significantly decrease the costs by reducing the time of the research. The results received through CAD methods can easily be confronted by changing the boundary conditions, which was also presented in this dissertation.
Rodzaj dyplomuPraca doktorska
Autor Marcin Zabielski
Marcin Zabielski
-
Tytuł w języku polskimModel symulacji propagacji naprężeń w glebie generowanych przez opony maszyn rolniczych
Językpl polski
Jednostka dyplomującaWydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii w Płocku (WBMiP)
Dyscyplina naukibudowa i eksploatacja maszyn / dziedzina nauk technicznych / obszar nauk technicznych
Data rozpoczęcia26-03-2013
Data obrony20-10-2015
Data zakończenia 27-10-2015
Promotor Ewa Kasprzycka (WBMiP / IIM)
Ewa Kasprzycka
- Instytut Inżynierii Mechanicznej
, Włodzimierz Malesa (WBMiP / IIM)
Włodzimierz Malesa
- Instytut Inżynierii Mechanicznej
Recenzenci zewnętrzni Jan Szczepaniak
Jan Szczepaniak
-

Włodzimierz Kęska
Włodzimierz Kęska
-
Wyróżnienietak
Paginacja 114
Słowa kluczowe w języku polskimkontakt opona-gleba, metoda elementów skończonych, naprężenia w kontaktach, naprężenia w glebie, komputerowe wspomaganie projektowania
Słowa kluczowe w języku angielskimtire – soil contact, finite element method, stress in contacts, stress in soil, computer aided design
Streszczenie w języku polskimCelem pracy było potwierdzenie słuszności metod numerycznych względem badań empirycznych oraz analitycznych dotyczących analizy wytrzymałościowej układu pojazd – teren. Opracowano metodykę badań z zastosowaniem metod cyfrowych z wykorzystaniem MES. Pierwszym etapem było zaprojektowanie cyfrowego modelu rolniczej opony napędowej z uwzględnieniem cech geometrycznych bieżnika. W analogiczny sposób został zamodelowany ośrodek glebowy oraz felga dopasowana do wybranej opony. Wszystkie trzy elementy wchodzą w skład modelu cyfrowego układu pojazd – teren, do którego zostały przypisane adekwatne właściwości materiałowe. Przed przystąpieniem do analizy wytrzymałościowej, została wygenerowana i nałożona na model siatka elementów skończonych. Obliczenia numeryczne koła napędowego przeprowadzono dla dwóch przypadków obciążenia siłami zewnętrznymi. Pierwszy dotyczył jedynie pionowego obciążenia układu pojazd – teren, w drugim został dodany moment siły odpowiadający momentowi napędowemu. Otrzymane, za pomocą narzędzi komputerowych, wyniki propagacji naprężeń w ośrodku glebowym, zostały porównane z wynikami uzyskanymi w badaniach laboratoryjnych, przeprowadzonych na kanale glebowym. W pracy zastosowano metody aproksymacji, w celu wyboru najlepiej dopasowanej zależności matematycznej opisującej przebieg rozkładu naprężeń w głąb ośrodka glebowego. W dalszej części pracy przeprowadzono analizę wrażliwości cyfrowego modelu układu pojazd – teren. Poprzez zmianę wartości opisujących podstawowe właściwości wybranych ośrodków glebowych, otrzymano zindywidualizowane rozkłady naprężeń dla wybranych przypadków typowych gleb. Zamierzeniem podejmowanych badań było zastąpienie konwencjonalnych metod analizy propagacji naprężeń w ośrodku glebowym, metodami cyfrowymi.
Klasyfikacja PKTpodstawy budowy maszyn
Klasyfikacja KBNbudowa i eksploatacja maszyn
Plik pracy
Zabielski_Marcin_rozprawa.pdf 5.74 MB

Pobierz odnośnik do tego rekordu

Powrót