基于离散元法的栽植孔成型过程土壤动态行为研究

发布时间：2020-07-23 18:24

【摘要】：为研究垂直入土式油菜移栽机栽植孔成型过程中土壤的动态行为,本文借助离散元软件EDEM,仿真模拟锥刺垂直入土而成型栽植孔的作业过程,探究成孔部件—土壤相互作用机理,研究锥刺结构参数与运动参数对成型合格栽植孔的影响规律,仿真分析锥刺作用下土壤受力与位移的动态行为变化,最后通过室内土槽模型试验,验证模拟仿真试验的结论。主要得到以下结论:1.提出一种土壤颗粒建模所需参数的系统获取方法,通过物理实验与虚拟标定试验获取土壤本征物理参数与接触力学参数,构建了土壤颗粒接触力学模型。2.建立了离散元栽植孔成型作业仿真模拟系统,探究成孔部件—土壤相互作用机理,结果表明:锥刺直径、锥尖倒角、入土深度对成孔阻力影响显著,最优组合参数为锥刺直径52mm,锥尖倒角40°,入土深度86.3mm;锥尖倒角主导土壤的运动方向,锥尖倒角较小时,锥刺主要对土壤起“切割”作用,土壤向四周运动,成孔阻力小,锥尖倒角较大时,锥刺主要对土壤起“挤压”作用,土壤向下被压实,成孔阻力大;锥刺直径与入土深度主导土壤受力区域,锥刺直径越大,入土深度越深,土壤受力区域越大,锥刺成孔阻力越大。3.借助自制微型土槽进行锥刺成孔阻力测试,进一步验证栽植孔成孔阻力回归模型的准确性。结果表明:实测成孔阻力与仿真成孔阻力变化趋势基本一致,相对误差数值上小于10%,实测仿真最优参数组合的成孔阻力为54.7N,与仿真结果相对误差为6.4%。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S223.9
【图文】：

半自动机械移Fig1-1Semi-automaticmechanicaltransplanting

技术路线

（c） 三角瓶加热 （d） 沉降筒比重测定图 2-1 土壤类型测定试验Fig 2-1 Soil agrotype measurement test测量并记录沉降筒的的水温，用搅拌棒上下搅动 1min 左右，搅拌完后开始计间隔时间记录比重计读数，每次读数前 10s 左右将比重计垂直放入沉降筒，手计尾端使之不上下晃动，测定 30 s、1 min、2 min、4 min、8 min、15 min、30 m、2 h、4 h、8 h、24 h 比重计读数。如图 2-1（d）所示，测量结果如表 2-2 所示其中计算过程如下：（1）粗砂粒含量计算：100%0.2mm=×烘干土样质量留在孔筛上烘干砂粒的质量粗砂质量 （2（2）小于某粒径颗粒的积累含量计算：1-×++=烘干土样质量比重读数弯月面校正值温度校正值分散剂量小于某粒径颗粒质量

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本文编号：2767678