摘要:针对往复式灌木切割机的双动刀在运动时产生的轻微振动从而影响平茬质量的问题，提出了用有限单元法进行平茬刀具切削模拟并拓扑优化的方法。运用有限元软件BAQUS对柠条平茬过程进行数值模拟，得出平茬过程中刀具模型的受力情况，根据刀具模型的受力情况对其的进行拓扑优化，用优化后的刀具模型再次进行模拟切削。对比优化前后平茬效果以及双动刀的受力情况，得出优化后双动刀的受力明显减小，平茬效果明显提高的结论。优化后结果显示：双动刀质量减轻0.136kg，质量减少率为21.7%。
关键词：有限元；柠条；模拟切削；双动刀；拓扑优化
0引言
[基金项目：内蒙古自然基金项目（2015MS0506）。
内蒙古工业大学校科学研究项目（ZD201501）。
国家自然科学基金项目（51665045）。
作者简介：隋庚锦（1990-），男，山东栖霞人，在读硕士研究生，主要从事农业机械方面
的研究。E-mail：1066197453@qq.com。
通讯作者：刘志刚 （1975-），男，内蒙古赤峰人，工学博士，副教授，硕士研究生导师，
主要研究方向：机电液装备设计与制造，农牧业机械，E-mail：lzhg2008@126.com。] 柠条是我国西北、华北等地防风固沙、治理沙化的典型沙生灌木。平茬复壮是沙生灌木生长培育过程中的主要措施。平茬刀具是沙生灌木平茬机的核心部件[1]。往复式收割机由曲柄连杆机构提供动力，其所产生的往复惯性力会使双动刀产生轻微震动，长时间的轻微震动会导致双动刀的磨损，从而降低平茬质量（毛茬、撕裂等）降低来年柠条的萌芽率[2]。因此，研究灌木平茬机的平茬刀具具有重要意义。
由于实际实验周期长，耗材多等原因，需要采用数值模拟试验的方法。切削机理是进行数值模拟试验的必要前提。所以在进行数值模拟试验之前需要对柠条的切削机理进行探究。柠条切削的数值模拟试验需要通过UG进行三维建模，之后导入HyperMesh将进行网格划分，精确的网格划分能够保证模型在ABAQUS中数值模拟切削结果的准确。为后来对模型进行拓扑优化找到最优方案奠定基础。
作者：隋庚锦