木薯收获是木薯产业化的重要环节,茎杆切割是不仅木薯收获而且秸秆粉碎还田的重要工序,切割器作为茎杆切割的核心部件,其性能的好坏直接影响木薯茎杆切割的质量以及能量的损耗,开展木薯茎杆切割机理的仿真研究对切割装备的研制有着重要的现实意义。在传统研究中,主要都侧重于切割器工作原理和结构参数的研究,很少有对在载荷作用下茎杆切割动态过程中应力、应变以及能量等物理量的深入研究。本课题以木薯茎杆作为研究对象,以华南热带农业科学院农业机械研究所木薯收获课题组研制的土槽试验台圆盘式切割器为基础,通过理论分析表明利用有限元对切割动态过程进行仿真的可靠性和实用性。结合常规试验,应用有限元数值模拟技术开展木薯茎杆切割过程的动态仿真,分析木薯茎杆的切割规律,为木薯茎杆切割机器的设计提供技术支撑,并为高粗茎杆作物的机械化收获装备的研制提供新的研究手段和理论依据,对开展茎杆作物的收获和加工装备的研究具有重要的理论价值合格实际应用价值。结合土槽试验台对木薯茎杆切割过程的试验研究,利用显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA建立切割系统有限元模型并进行数值模拟仿真,研究切割过程的动态机理,通过后处理软件,实现动画展示、数据提取、曲线图像等表现手段得到仿真结果,通过分析表明:仿真结果与常规试验得到的结果基本相符。验证了有限元模型的合理性和可靠性。针对一定的工况进行单因素数值模拟试验,得出不同参数情况下切割过程中木薯茎杆的时间-应力云图、切割力-时间曲线图、能量-时间曲线图、应变-时间曲线图等结果信息,根据仿真所得的结果分析和研究各因素对切割应力、应变、切割力、切割能量的影响规律。研究得出:茎杆最大等效应力最小的最优组合为:刀片刃角15°,刀盘倾角7.5,转速400r/min,前进速度1.5m/s。茎杆极限应变最小的最优组合为:刀片刃角15°,刀盘倾角0°,转速480r/min,前进速度0.7m/s。切割过程最大切割力最小的最优组合为:刀片刃角15°,刀盘倾角0°,转速选400r/min,前进速度选1.3m/s。能耗最少的最优值为;刀片刃角45°,刀盘倾角0°,转速600r/min,前进速度1.5m/s。