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本研究の主要な成果は次の通りである。
1) トラクタの力学的挙動に関する有限要素解析
プラウ耕等におけるトラクタの力学的挙動を有限要素法を用いて合理的に解析する手法の開発をねらいとした。これは地盤とトラクタ(機械)を一つの結合力学系として相互の挙動を同時に解析することを特徴としている。まず、トラクタのプラウ耕の問題を取り上げ、次にクロ-ラの挙動ならびに耕耘機によるロ-タリ耕の問題を扱った。後者は土ー機械ー人間系とみなすことができる。機体部をトラス、ラ-メンおよびトラス・ラ-メン混合要素でモデル化し、地盤を3角形要素で表した。人体に関しては骨格部と筋肉部に分けて棒要素で表した。プログラムはBASICで作成し、パソコン(16ビット)を用いた。計算では、土および機械部の材料定数、駆動力、耕盤の深さ等を様々に変化させてシミュレ-ションを行った。本解析法は単純ながらも地盤の力学的挙動だけでなく、トラクタ本体の各部に作用する力、あるいは他の力学特性を明確に分析しうる可能性をもっていることが明らかとなった。
2) 農用車輪の力学的挙動に関する有限要素解析
土を弾塑性体とみなし、増分形式による構成式(等方硬化・下負荷面モデル)を採用して有限要素法を開発した。土と車輪との接触面における境界条件は、剛性車輪上の点の軌跡に基づいて節点に強制変位増分を与えた。これらは各ステップ毎に車輪に接する節点においてク-ロンの摩擦条件によるチェックを行い、必要に応じて修正計算を行った。計算は最初に所定深さまで車輪を沈下させた後に転動させた。本解析により車輪下の応力およびひずみ分布、すべり率と推進力の関係、すべり沈下現象等についておおむね説明しえた。
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