[发明专利]收割机用谷物分离装置的性能测试方法及系统

权利要求书

1.收割机用谷物分离装置的性能测试方法，其特征在于，所述方法包括：

获取预设的仿真模型的模型参数；其中，所述仿真模型为包含了脱谷杆模型与谷物模型的动力学模型；

计算所述脱谷杆模型的动力学参数；

判断所述脱谷杆模型与谷物模型是否产生碰撞；

若未产生碰撞，执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果；其中，所述运动仿真结果包括所述脱谷杆的振动与变形；

若产生碰撞，执行脱谷状态计算流程并输出碰撞仿真结果；其中，所述碰撞仿真结果包括所述脱谷杆的振动与变形、法向打击力、切向打击力和冲击持续时间。

2.根据权利要求1所述的收割机用谷物分离装置的性能测试方法，其特征在于，计算所述脱谷杆模型的动力学参数及所述执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果均基于如下动力学方程进行求解：

其中，x-广义坐标列阵，Q-转动时非接触力对应的广义力，T-系统动能，V_E-系统弹性变形势能，V_G-系统重力势能；

上述动力学方程简化为：

其中：J-广义质量矩阵。

3.根据权利要求1所述的收割机用谷物分离装置的性能测试方法，其特征在于，所述执行分离或空载状态计算流程并输出运动仿真结果中，所述脱谷杆i的变形基于如下方程求解：

其中：h_i(η)为所述脱谷杆i上距离自身坐标系原点为η的点在变形后的齐次坐标；为弹性线性位移，为非线性耦合位移；

在所述脱谷杆i自身坐标系中，x_ij,y_ij和z_ij分别表示第j变形线位移模态分别在x,y和z轴上的分量；x_ijk表示的是由弯曲变形引起的轴向缩短项，即采用非线性应变场所产生的高阶刚柔耦合项；δ_ij表示第j个模态坐标；N_i描述了所述脱谷杆变形的模态数。

4.根据权利要求2所述的收割机用谷物分离装置的性能测试方法，其特征在于，所述执行脱谷状态计算流程并输出碰撞仿真结果包括如下步骤：

根据潜在碰撞对的法向间距进行碰撞搜索和碰撞预判；

计算碰撞初始时刻速度跳跃条件；

激活多接触约束及约束方程；

根据粘滞/滑移切换准则对碰撞形成的接触对的状态进行判断，并根据接触对的状态采用粘滞状态方程式或滑动状态方程式进行求解。

5.根据权利要求4所述的收割机用谷物分离装置的性能测试方法，其特征在于，引入如下四个指标集：所有潜在接触点集C_G＝{1,2,...,n_G}、初始接触点集C_S＝{k∈C_G|g_Nk＝0,k＝1,2,...,n_S}、滑移接触对集和粘滞接触对集g_Nk，以及g_Tk，分别为惯性坐标系O-XY下接触对k的法向间距、法向相对速度和切向相对滑动距离、切向相对速度；

所述计算碰撞初始时刻速度跳跃条件基于如下方程组进行求解：

其中，ε_N和ε_T分别为法向和切向恢复系数，和分别为接触对k初始时刻的法向和切向打击冲量势能。

6.根据权利要求4所述的收割机用谷物分离装置的性能测试方法，其特征在于，所述粘滞状态方程式为：

其中，γ_Nk和γ_Tk分别为约束方程的法向和切向加速度右项，A_zk和B_zk分别为法向约束和切向约束的雅可比矩阵；λ_Nk与λ_Tk分别表示法向打击力与切向打击力。