1 引言

　　對于農(nóng)業(yè)機(jī)械中存在的許多問題娩梨，往往采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行試驗(yàn)研究尔兆，但常常受到試驗(yàn)周期和經(jīng)費(fèi)等條件的限制带漆。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用越來越多揪馅，CAE就是近幾年開始在農(nóng)機(jī)中得到應(yīng)用的一種新技術(shù)殃秽。

　　CAE（ComputerAidedEngineering）即計(jì)算機(jī)輔助工程，是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度瞳州、剛度瞬拆、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)寒护、熱傳導(dǎo)削父、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題的一種近似數(shù)值分析方法潭鞭。20世紀(jì)60年代初朗夺，CAE開始應(yīng)用在工程上，現(xiàn)已成為工程或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析（如航空航天昙百、機(jī)械诡泌、土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域）的重要工具，也是計(jì)算機(jī)輔助4C系統(tǒng)(CAD/CAE/CAPP/CAM)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)啄枕。

　　CAE的核心技術(shù)是有限元理論和數(shù)字計(jì)算方法婚陪。有限元理論的基本思想是將問題的求解域劃分為一系列單元，單元之間由節(jié)點(diǎn)連接频祝；單元內(nèi)部點(diǎn)的待求量由單元節(jié)點(diǎn)量通過選定的函數(shù)關(guān)系插值求得泌参。根據(jù)平衡關(guān)系或能量關(guān)系建立節(jié)點(diǎn)量之間的方程式，總體代數(shù)方程組由各單元方程組成常空，計(jì)入邊界條件對方程組求解沽一。

　　2 常用CAE軟件

　　目前，國際上較大型的漓糙、面向工程的CAE軟件有幾百種铣缠，其中著名的有：ANSYS、ADINA昆禽、NASTRAN等蝗蛙。這些軟件多采用FORTRAN語言編寫，功能也日趨完善醉鳖，其計(jì)算結(jié)果已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依據(jù)捡硅。

　　ANSYS軟件由美國ANSYS公司開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口剪炮，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換讶瘩；它是經(jīng)典CAE工具，在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中廣泛使用藤门。該軟件主要包括前欺划、后處理模塊和分析計(jì)算模塊3部分轿侍。前處理模塊提供實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，以便用戶構(gòu)造有限元模型妄由；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析熔厌、流體動力學(xué)分析、電磁場分析像淋、聲場分析誉煎、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用语雇，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力痛贬；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表磨涵、曲線形式顯示或輸出驻债。
ADINA軟件是美國ADINAR&D公司的產(chǎn)品，是基于有限元技術(shù)的大型通用分析仿真平臺形葬。其應(yīng)用范圍涉及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域合呐、研究機(jī)構(gòu)和教育機(jī)構(gòu)；其非線性問題穩(wěn)定求解笙以、多物理場仿真等功能處于全球領(lǐng)導(dǎo)地位淌实。

　　NASTRAN軟件由美國MSC公司研究開發(fā)，它作為虛擬產(chǎn)品開發(fā)過程的一部分猖腕，可以評估產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在給定材料拆祈、載荷、邊界條件時(shí)的響應(yīng)（位移倘感、應(yīng)變放坏、應(yīng)力、振動老玛、溫度）等多個(gè)方面的功能淤年，如結(jié)構(gòu)在給定材料、載荷蜡豹、邊界條件時(shí)的響應(yīng)（位移蛙陆、應(yīng)變、應(yīng)力嗅呻、振動、溫度）等乌心。

　　3 農(nóng)業(yè)機(jī)械的CAE功能和流程

　　利用CAE軟件對農(nóng)業(yè)機(jī)械問題進(jìn)行分析計(jì)算导劝，可以完成以下幾點(diǎn)功能：

　　(1)分析計(jì)算農(nóng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形等物理場量匹羹，給出整個(gè)物理場量在空間與時(shí)間上的分布,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的從線性齐皂、靜力計(jì)算分析到非線性协颅、動力的計(jì)算分析。

　　(2)對農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)仅汰、工藝參數(shù)簇娩、結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、工藝過程達(dá)到最優(yōu)蝉站。

　　(3)對農(nóng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的安全性货裳、可靠性以及使用壽命做出評價(jià)與估計(jì)。

　　(4)對由CAD實(shí)體造型設(shè)計(jì)出的農(nóng)機(jī)機(jī)構(gòu)捧颅、整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動/動力學(xué)仿真,給出機(jī)構(gòu)景图、整機(jī)的運(yùn)動軌跡、速度碉哑、加速度以及動反力的大小等挚币。
農(nóng)業(yè)機(jī)械問題的CAE流程與其他工程領(lǐng)域的CAE流程基本一致，可用圖1表示扣典。其中妆毕，有限元模型的建立可以借助一些功能強(qiáng)大的CAD軟件（如Pro/E、MDT贮尖、SolidWorks笛粘、UG等）。農(nóng)業(yè)機(jī)械的問題有其特殊性远舅，如許多農(nóng)機(jī)在泥土中行走闰蛔，工作環(huán)境惡劣；農(nóng)機(jī)作業(yè)對象往往是不同的農(nóng)作物图柏，其材料性能差別性較大等序六。如何在農(nóng)機(jī)CAE中考慮這些特殊性或不確定性，給CAE技術(shù)提出了一些新的蚤吹、更高的要求拒吧。筆者參與了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“水稻塑盤缽苗氣力有序拋載機(jī)理及技術(shù)研究”，利用CAE技術(shù)對拋秧氣流場進(jìn)行了分析計(jì)算泡募，并結(jié)合試驗(yàn)得出了在不同作業(yè)速度時(shí)描蹦，拋秧效果較好的氣流場。另外票虎，還利用CAE對缽體苗在噴射氣流作用下的吹出及與導(dǎo)苗管的碰撞過程進(jìn)行了分析仆阶，圖2是所建立的缽體苗吹出時(shí)的有限元模型；圖3是經(jīng)過CAE分析后得出的缽體苗吹出時(shí)某一時(shí)刻的運(yùn)動姿態(tài)摔色。

　　4 結(jié)論

　　CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)在航空驯祖、航天、機(jī)械和土木結(jié)構(gòu)等工程領(lǐng)域已得到比較廣泛的應(yīng)用数辱，但近幾年才開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械彪御。CAE可以優(yōu)化農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)详般，模擬農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)過程，獲得在試驗(yàn)中難以得到的數(shù)據(jù)等筋顽。

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