木薯收获机械拔起速度模型的优化研究
发布时间：2021-07-07 23:10
挖拔式收获方式是木薯块根机械收获的主要方式,其对各种土壤及块根的生长情况适应性强,块根不易损伤,功耗小,但该收获方式的关键是确定较优的块根拔起速度模型,从而提高拔起效率及减少块根的损失,且目前未见有关于块根拔起速度模型的研究报道,因此,对块根拔起速度模型进行研究和优化具有重要意义。本文采用Lagrange和光滑粒子流体动力学方法（Smoothed particle hydrodynamics, SPH）的耦合方法、试验设计方法,建立土壤-木薯块根系统动力学仿真模型和机械块根拔起速度模型中的系数与收获质量的数学模型,反求广西种植木薯红粘土的土壤参数,研究了块根拔起机理和块根拔起速度模型中的系数A、B、C、D、E、F对拔起时间、块根最大有效应力、最大拔起力和不干净度的影响规律和机理,同时,运用遗传算法,对系数A、B、C、D、E、F进行了优化,获得了种植于红粘土的机械木薯块根拔起较优速度模型。结果表明,所建的土壤-木薯块根系统动力学仿真模型精度较高,系数A、B、C、D、E、F对拔起时间、块根最大有效应力、最大拔起力和剩余土壤相对不干净度的影响大,速度模型中的系数较优组合为：A=0.056、B...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内、外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 研究内容和研究方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
1.3.4 创新点
1.4 本章小结
第二章 土壤-木薯块根动力学仿真模型的建立
2.1 建模方法的选择及SPH方法
2.2 SPH原理
2.2.1 核估算法
2.2.2 粒子估算法
2.3 模型建立
2.3.1 单元类型的选择
2.3.2 材料类型的选择
2.3.3 模型的初步建立
2.3.4 网格划分及约束
2.4 本章小结
第三章 土壤建模材料参数的反求
3.1 试验设备及场地
3.2 试验方法与步骤
3.3 试验结果分析
3.4 材料参数的反求及验证
3.5 本章小结
第四章 木薯块根拔起机理分析
4.1 木薯拔起过程
4.2 块根应力变化过程
4.3 土壤破坏过程
4.4 本章小结
第五章 作业质量数学模型的研究
5.1 试验指标和因素的确定
5.2 试验设计方案及结果
5.3 数学模型的建立
5.4 试验因素对试验指标的影响分析
5.4.1 单因素影响
5.4.2 交互作用影响
5.5 试验因素对拔起速度的影响分析
5.6 本章小结
第六章 机械拔起速度模型系数的优化
6.1 遗传算法概述
6.1.1 遗传算法概念
6.1.2 遗传算法流程
6.2 多目标优化问题
6.2.1 多目标优化的概念
6.2.2 Pareto解
6.2.3 偏好结构
6.3 Matlab程序实现Gamultiobj函数
6.4 试验目标函数的求解
6.5 优化结果及分析
6.5.1 选择较优解集
6.5.2 优化结果的验证
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]木薯块根收获机械与技术研究现状及发展趋势[J]. 杨望,杨坚,郑晓婷,贾丰云. 农机化研究. 2012(12)
[2]挖拔式木薯收获机的研制与样机试验(英文)[J]. 廖宇兰,孙佑攀,刘世豪,陈丹萍,王高平. 农业工程学报. 2012(S2)
[3]4UM-160型木薯收获机的研发应用[J]. 莫清贵,黄鸣安. 广西农业机械化. 2012(03)
[4]影响木薯机械化收获的生物环境特性[J]. 陈丹萍,廖宇兰,王涛,林茂,孙佑攀. 农机化研究. 2012(06)
[5]木薯收获机械的研究现状及展望[J]. 陈阳,张燕. 安徽农业科学. 2012(14)
[6]4UMS-1型木薯收获机的设计[J]. 孙佑攀,廖宇兰,陈丹萍. 农机化研究. 2012(02)
[7]木薯块根拔起力的力学模型和数学模型分析[J]. 杨望,蔡敢为,杨坚,黄亦其. 农业工程学报. 2011(11)
[8]入土切割对甘蔗切割过程影响的仿真试验[J]. 杨望,杨坚,刘增汉,梁兆新,莫建霖. 农业工程学报. 2011(08)
[9]我国木薯加工业的发展现状与展望[J]. 陈丽珍,叶剑秋. 园艺与种苗. 2011(03)
[10]一种新型SPH-FEM耦合算法及其在冲击动力学问题中的应用[J]. 张志春,强洪夫,高巍然. 爆炸与冲击. 2011(03)
硕士论文
[1]木薯挖掘铲结构参数的优化研究[D]. 王秋羽.广西大学 2012
[2]动能弹丸侵彻混凝土的数值模拟研究[D]. 崔伟峰.中国人民解放军国防科学技术大学 2003
本文编号：3270542
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内、外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 研究内容和研究方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
1.3.4 创新点
1.4 本章小结
第二章 土壤-木薯块根动力学仿真模型的建立
2.1 建模方法的选择及SPH方法
2.2 SPH原理
2.2.1 核估算法
2.2.2 粒子估算法
2.3 模型建立
2.3.1 单元类型的选择
2.3.2 材料类型的选择
2.3.3 模型的初步建立
2.3.4 网格划分及约束
2.4 本章小结
第三章 土壤建模材料参数的反求
3.1 试验设备及场地
3.2 试验方法与步骤
3.3 试验结果分析
3.4 材料参数的反求及验证
3.5 本章小结
第四章 木薯块根拔起机理分析
4.1 木薯拔起过程
4.2 块根应力变化过程
4.3 土壤破坏过程
4.4 本章小结
第五章 作业质量数学模型的研究
5.1 试验指标和因素的确定
5.2 试验设计方案及结果
5.3 数学模型的建立
5.4 试验因素对试验指标的影响分析
5.4.1 单因素影响
5.4.2 交互作用影响
5.5 试验因素对拔起速度的影响分析
5.6 本章小结
第六章 机械拔起速度模型系数的优化
6.1 遗传算法概述
6.1.1 遗传算法概念
6.1.2 遗传算法流程
6.2 多目标优化问题
6.2.1 多目标优化的概念
6.2.2 Pareto解
6.2.3 偏好结构
6.3 Matlab程序实现Gamultiobj函数
6.4 试验目标函数的求解
6.5 优化结果及分析
6.5.1 选择较优解集
6.5.2 优化结果的验证
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]木薯块根收获机械与技术研究现状及发展趋势[J]. 杨望,杨坚,郑晓婷,贾丰云. 农机化研究. 2012(12)
[2]挖拔式木薯收获机的研制与样机试验(英文)[J]. 廖宇兰,孙佑攀,刘世豪,陈丹萍,王高平. 农业工程学报. 2012(S2)
[3]4UM-160型木薯收获机的研发应用[J]. 莫清贵,黄鸣安. 广西农业机械化. 2012(03)
[4]影响木薯机械化收获的生物环境特性[J]. 陈丹萍,廖宇兰,王涛,林茂,孙佑攀. 农机化研究. 2012(06)
[5]木薯收获机械的研究现状及展望[J]. 陈阳,张燕. 安徽农业科学. 2012(14)
[6]4UMS-1型木薯收获机的设计[J]. 孙佑攀,廖宇兰,陈丹萍. 农机化研究. 2012(02)
[7]木薯块根拔起力的力学模型和数学模型分析[J]. 杨望,蔡敢为,杨坚,黄亦其. 农业工程学报. 2011(11)
[8]入土切割对甘蔗切割过程影响的仿真试验[J]. 杨望,杨坚,刘增汉,梁兆新,莫建霖. 农业工程学报. 2011(08)
[9]我国木薯加工业的发展现状与展望[J]. 陈丽珍,叶剑秋. 园艺与种苗. 2011(03)
[10]一种新型SPH-FEM耦合算法及其在冲击动力学问题中的应用[J]. 张志春,强洪夫,高巍然. 爆炸与冲击. 2011(03)
硕士论文
[1]木薯挖掘铲结构参数的优化研究[D]. 王秋羽.广西大学 2012
[2]动能弹丸侵彻混凝土的数值模拟研究[D]. 崔伟峰.中国人民解放军国防科学技术大学 2003
本文编号：3270542
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