当前位置:主页 > 硕博论文 > 农业硕士论文 >

基于离散元法的马铃薯挖掘铲工作阻力仿真与试验研究

发布时间:2019-01-23 16:02
【摘要】:挖掘部件作为马铃薯收获机的核心部件之一,是与马铃薯块茎根系及土壤直接作用的部件,其性能好坏直接影响整机性能。目前,挖掘铲与土壤之间的作用研究只局限于有限元静力学分析及基于连续体理论的动力学分析,但实际上受块茎和根系的影响,块茎、根系周边的土壤离散度相对较大,挖掘过程中土壤颗粒离散度更大。离散元法作为研究非连续介质问题的一种通用方法,更适合研究块茎类收获土壤力学问题。本论文依托国家自然科学基金项目"土壤-马铃薯块茎-根系团聚体动态破裂特性及其与挖掘铲耦合作用机理研究(51505305)",采用田间试验与离散元法仿真模拟相结合的方法,对比研究马铃薯挖掘铲工作过程及受力情况,一方面验证离散元模型的可行性,另一方面为后续挖掘部件的优化设计奠定基础。同时也能为其他块茎类作物的收获土壤动力学分析提供借鉴。主要研究内容为:(1)土壤离散特性的试验验证及参数测定。①在朝阳市建平县种植马铃薯试验田3亩,从结块茎到收获期每隔10天测试一次土壤坚实度,分析块茎膨大对土壤离散程度的影响。②通过试验测定收获期内马铃薯块茎周边土壤的基本物理特性参数,包括土壤质地、含水率、密度以及坚实度,为离散元仿真模型建立提供数据依据。(2)马铃薯挖掘铲工作过程及受力情况离散元仿真模拟。①建立与实际工况相对应的挖掘铲—土壤离散元模型,主要包括接触模型的选择(Hertz-Mindlin粘结接触模型)、马铃薯挖掘铲三维模型的建立(利用SolidWorks软件建立)、土壤颗粒工厂的生成(参数选择通过实验测定及后期反复调试确定)以及仿真边界的建立等。②利用离散元软件EDEM对建立的模型进行挖掘铲运动过程及受力情况的仿真模拟,得出挖掘铲工作过程中的受力情况。(3)田间试验。①田间试验测试系统的搭建,包括测试系统的整体设计与连接以及测力框架、拉力传感器以及角度传感器的选择与标定。②单因素田间试验,保证其他作业参数不变,只改变作业速度大小,得出马铃薯挖掘铲工作阻力的变化情况,分析作业速度对马铃薯收获机工作阻力的影响规律。(4)试验结果与仿真结果对比分析。仿真试验马铃薯挖掘铲所受水平合力与垂直合力随速度增加的变化趋势与田间试验变化趋势基本一致:马铃薯挖掘铲的水平阻力随着速度的增加而增大,在0.25m/s时最小;垂直阻力随着速度的增加先减小后增大,在工作速度为0.38m/s时最小,水平阻力始终大于垂直阻力。研究结果表明采用离散元法进行马铃薯挖掘铲工作阻力仿真模拟是可行的。
[Abstract]:As one of the core parts of potato harvester, excavating part is the component directly acting on potato tuber root system and soil, and its performance directly affects the performance of the whole machine. At present, the research on the interaction between excavating shovel and soil is limited to finite element statics analysis and dynamics analysis based on continuum theory, but in fact, the soil dispersion of tuber and root is relatively large, because of the influence of tuber and root system. The dispersion of soil particles is larger during excavation. As a general method for studying discontinuous media, the discrete element method is more suitable for studying the mechanics of tuber harvesting soil. In this paper, based on the project of National Natural Science Foundation, "dynamic rupture characteristics of soil-potato tuber root aggregates and their coupling mechanism with excavating shovel (51505305)", the field experiment and discrete element method were used to simulate the dynamic rupture characteristics of soil-potato tuber root aggregates. The working process and stress of potato excavating shovel are compared to verify the feasibility of discrete element model on the one hand and lay the foundation for optimization design of subsequent excavated parts on the other hand. At the same time, it can also provide reference for soil dynamics analysis of other tuber crops. The main contents of the study are as follows: (1) Experimental verification of soil dispersion and determination of soil parameters. 1 soil solidity was tested every 10 days from tuber formation to harvest period in potato experimental field in Jianping County, Chaoyang City. The effects of tuber enlargement on soil dispersion were analyzed. 2 basic physical parameters of soil around potato tuber during harvest period were determined, including soil texture, moisture content, density and firmness. It provides data basis for establishing discrete element simulation model. (2) discrete element simulation of potato excavating shovel working process and force. 1 the excavating shovel-soil discrete element model corresponding to actual working condition is established. It mainly includes the selection of contact model (Hertz-Mindlin bond contact model), the establishment of three-dimensional model of potato digging shovel (using SolidWorks software), The generation of soil particle factory (parameter selection is determined by experiment and repeated debugging in the later period) and the establishment of simulation boundary etc. 2 the simulation of the excavating shovel motion process and force condition is carried out by using the discrete element software EDEM. (3) Field experiment. 1 the construction of field test system, including the whole design and connection of test system and the frame of force measurement. The selection and calibration of pull force sensor and angle sensor. 2 single factor field experiment to ensure that the other operation parameters remain unchanged, only change the working speed, and get the change of the resistance of potato digging shovel. The effect of working speed on working resistance of potato harvester was analyzed. (4) the results of test and simulation were compared and analyzed. The variation trend of horizontal force and vertical force along with the speed of potato excavating shovel was basically the same as that of field experiment: the horizontal resistance of potato excavating shovel increased with the increase of speed, and the minimum at 0.25m/s; The vertical resistance decreases first and then increases with the increase of velocity, and the horizontal resistance is always greater than the vertical resistance when the working speed is 0.38m/s. The results show that it is feasible to simulate the resistance of potato excavating shovel by discrete element method.
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S225.71

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 白宇;秋种马铃薯效益高[J];河南农业;2000年07期

2 栾运芳;西藏发展马铃薯问题研究[J];西藏科技;2000年05期

3 滕修有;;提高马铃薯产量新法[J];农家科技;2000年03期

4 洪殿玉,李广忠,于金昌;“讷河模式”在指导马铃薯生产过程中的作用[J];中国马铃薯;2001年02期

5 徐江,李玉清,秦军;发挥区域优势 发展马铃薯生产[J];上海农业科技;2001年06期

6 侯利霞,铁双贵,丁勇,张天才;如何生产脱毒微型马铃薯[J];农村百事通;2001年17期

7 田种存;高效多功能复合肥在马铃薯生产中的应用效果研究[J];中国种业;2002年11期

8 季相金,安景文,王祥珍,解占军,刘煜东,于立宏;育苗专用土壤调制剂在马铃薯上的初步应用效果[J];杂粮作物;2002年03期

9 孔令郁;马铃薯合作88号肥料与密度丰产栽培试验[J];中国马铃薯;2002年04期

10 张丽华;哈密地区马铃薯资源开发前景探讨[J];新疆农机化;2002年04期

相关会议论文 前10条

1 朱雅玲;李继承;刘明月;;湖南省马铃薯生产区域布局探析[A];马铃薯产业与粮食安全(2009)[C];2009年

2 邱北玲;毛国伟;;关于加快发展呼伦贝尔马铃薯生产优势的新型模式的探讨[A];2003年内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2003年

3 樊民夫;李久昌;王淑仔;;论山西省马铃薯资源的开发利用[A];中国马铃薯学术研讨文集(1996)[C];1996年

4 朱锡义;杨文光;;开发21世纪健康食品—马铃薯[A];中国马铃薯学术研讨文集(1996)[C];1996年

5 张勇飞;王兴原;谢庆华;龙维彪;;制约滇西北马铃薯生产主要因素的调查[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2001年年会论文集[C];2001年

6 张远学;田恒林;沈艳芬;高剑华;肖春芳;陈家吉;;恩施州新型通风储藏库储藏的种薯对马铃薯产量的影响[A];马铃薯产业与农村区域发展[C];2013年

7 郭志乾;吴林科;;微集流集雨灌溉对马铃薯产量及品质的影响[A];马铃薯产业与粮食安全(2009)[C];2009年

8 刘宏胜;;半干旱地区马铃薯增产栽培措施[A];马铃薯产业与粮食安全(2009)[C];2009年

9 程群;田恒林;沈艳芬;朱云芬;张远学;高剑华;;不同叶面肥用量对马铃薯影响效果研究[A];马铃薯产业与科技扶贫(2011)[C];2011年

10 杨国苍;董学敏;廖召发;杨买全;刘成林;;施用氮磷钾肥对马铃薯产量的影响[A];马铃薯产业与科技扶贫(2011)[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 张光明;西藏马铃薯前景看好[N];今日信息报;2005年

2 本报记者 张崇宁;把马铃薯做成一个大产业[N];凉山日报(汉);2005年

3 云南省科技情报研究所供稿;重新认识马铃薯[N];云南日报;2001年

4 通讯员  谌海军 刘健 记者  郭云飞;冷市镇马铃薯漂洋过海[N];湖南日报;2006年

5 陈颐;马铃薯产业发展潜力大[N];经济日报;2008年

6 傅云威;马铃薯种植受到全球重视[N];农民日报;2008年

7 石元清;峨边成为我市最大的马铃薯种植县[N];乐山日报;2008年

8 傅世忠邋李若鹏;呼和浩特局为马铃薯运输开辟绿色通道[N];人民铁道;2008年

9 本报记者 石元清;马铃薯鼓了峨边农民“钱袋子”[N];乐山日报;2008年

10 徐波 邹宁;我国马铃薯深加工产业潜力巨大[N];国际商报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 张文明;连作马铃薯根系分泌物的成分鉴定及其生物效应[D];甘肃农业大学;2015年

2 孙小花;复种与施氮对黄土高原农田土壤有机碳变化特征的影响[D];甘肃农业大学;2015年

3 李文婷;马铃薯产量形成的源库关系及水氮对其的调控[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2016年

4 石建斌;马铃薯赤霉素合成代谢途径关键酶基因GA2ox1、GA20ox1的克隆与功能分析[D];青海大学;2016年

5 王春玲;气候变化对西北半干旱地区马铃薯生产影响的研究[D];南京信息工程大学;2015年

6 张自强;马铃薯杂交种优质高产抗黑痣病株系选育研究[D];内蒙古农业大学;2014年

7 聂利珍;应用拟南芥CDPK1基因提高马铃薯抗旱性的研究[D];内蒙古农业大学;2015年

8 刘星;甘肃中部沿黄灌区马铃薯连作障碍机理及防控技术初探[D];甘肃农业大学;2015年

9 谭雪莲;轮作模式下马铃薯土壤微生物多样性、酶活性及根系分泌物的研究[D];甘肃农业大学;2016年

10 谢胜仕;摆动分离筛薯土分离理论与试验研究[D];内蒙古农业大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 崔杏春;豫马铃薯二号选育和推广应用研究[D];河南农业大学;2009年

2 刘海超;马铃薯在摆动分离筛上的动力学试验研究[D];内蒙古农业大学;2012年

3 王朝友;利川市马铃薯生产的技术问题及对策研究[D];长江大学;2013年

4 葛茜;汉中丘陵山区马铃薯玉米高效栽培模式及配套技术研究[D];西北农林科技大学;2015年

5 陈建国;施肥对旱作马铃薯养分吸收及产量品质的影响[D];宁夏大学;2015年

6 刘腾飞;SbSnRK1对马铃薯液泡转化酶活性调控的初步研究[D];华中农业大学;2015年

7 黎学记;广东省冬种马铃薯引种试验及病害快速监测研究[D];仲恺农业工程学院;2015年

8 牛红霞;不同培肥方式对宁夏中部干旱区马铃薯和土壤的影响[D];宁夏大学;2015年

9 杨庆飞;马铃薯/玉米套作品种配置效应研究[D];西南大学;2015年

10 赵里红;套作马铃薯密度和施氮量的生理效应及对产量品质的影响[D];西南大学;2015年



本文编号:2413971

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/2413971.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户f59cc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com