摆式犁体是高速铧式犁重要的耕作部件,犁胸、犁铧是摆式犁体关键的作业部位,胫刃、铧尖区由于土壤高速流变凿削耦合作用诱发的耕犁损伤,已严重影响摆式犁体的梭式耕作性能,缩短摆式犁的实际耕作寿命。随着摆式犁体耕速提高,土垡在犁体面上流速加快,摆式犁体与土壤的相互作用将增强,胫刃、铧尖区耕作温度会升高,进而出现热疲劳。此时,摆式犁体工作在一个流体、温度场及结构场的多物理场耦合的环境中,因此,确定摆式犁体胫刃、铧尖区的凿削损伤,应考虑摆式犁体耕作温度的影响,这样所得到的结果更加符合摆式犁体的实际耕作状况。但这在以往的研究中并未受到足够的重视,为此本文主要进行了以下研究工作:1.确定了摆式犁体-土壤间热量分配系数。根据摆式犁体高速梭式耕作特点,以犁铧为例,搭建犁铧-土壤接触面温度测量试验平台,测得犁铧-土壤接触面的温度变化;然后建立犁铧三维传热模型,并根据传热反求法求解得到耕作过程中摆式犁体-土壤间的热量分配系数。计算结果表明:不同耕作工况下摆式犁体-土壤间的热量分配系数在0.72-0.79之间,且摆式犁体-土壤间的热量分配系数整体变化趋势是随着耕作深度、耕作速度的增大而增大,但热量分配系数变化幅度小于1 0%。2.摆式犁高速梭式耕作下犁胸-土壤的热流固耦合性能分析。得到不同工况下犁胸的流场载荷、温度及耦合应力分布等结果,并将结果与前期计算的CFD结果及SEM测量的犁胸胫刃区磨损图进行对比,从而研究犁胸-土壤的热流固耦合行为对犁胸凿削损伤的影响。结果表明:犁胸胫刃区所受的流场载荷最大且随着耕深、耕速增加而逐渐变大,犁胸最高耕作温度、最大耦合应力也均出现在犁胸胫刃区,与CFD计算结果及SEM测量的犁胸胫刃区磨损位置相一致。虽然犁胸最大耦合应力没有达到材料的屈服强度,但较高的应力使得摆式犁体在反复的使用过程中很容易达到材料的疲劳强度极限,最终会导致严重的凿削损伤。3.摆式犁高速梭式耕作下犁铧-土壤的热流固耦合性能分析。得到不同工况下犁铧的流场载荷、温度及耦合应力分布等结果,并将结果与前期计算的CFD结果以及SEM测量的犁铧铧尖区磨损图进行对比,从而研究犁铧-土壤间热流固耦合行为对犁桦凿削损伤的影响。结果表明:犁铧铧尖区承受的流场载荷最大且随着耕深、耕速增加而逐渐变大,犁铧最高耕作温度、最大耦合应力均出现在犁铧铧尖区,与CFD计算结果及SEM测量的犁铧铧尖区磨损位置相一致;且犁铧最大耦合应力超过了材料的屈服强度,使得犁铧在反复的使用过程中容易导致严重的凿削损伤。