基于离散元法芯铧式开沟器的试验研究.pdfVIP

第38卷第1期 中国农机化学报 V01．38N0．1 ofChinese Mechanization Jan． 2017 2017年1月 Journal Agricultural 基于离散元法芯铧式开沟器的试验研究* 郭颖杰，操子夫，姜姗姗 (吉林农业大学工程技术学院，长春市，130118) 摘要：开沟器的工作过程是工作部件与土壤颗粒间的运动状态，离散元法既能真实地表达土壤颗粒的几何特征，又适合开 沟器的试验研究。利用土壤三轴仪、直剪仪等设备测定耕层土壤颗粒的物理力学性能参数，建立耕层土壤颗粒的离散元 三维模型。通过离散元软件对芯铧式开沟器进行仿真模拟，并借助玻璃土槽和高速摄像技术对离散元仿真模型进行修 正。试验与离散元仿真结果对比表明，两者具有较好的相关性且规律一致。同时，验证仿真模型参数选取的正确性，并为 开沟器的研究和优化设计提供一种有效的方法。 关键词：芯铧式；开沟器；离散元法；土壤颗粒 中图分类号：$223．2文献标识码：A 文章编号：2095—5553(2017)01—0006—05 郭颖杰，操子夫，姜姗姗．基于离散元法芯铧式开沟器的试验研究I-J3．中国农机化学报，2017，38(1)：06～10 researchonthecore furrow basedonthedis Guo ie，Cao ploughshareopener Yingj Zifu，JiangShanshan．Experimental creteelement ofChinese Mechanization，2017，38(1)：06～10 method[J]．JournalAgricultural 力学特性参数进行了测定，建立耕层土壤颗粒的离 O 引言 散元三维模型，且对芯铧式开沟器进行离散元仿真 在东北垄作地区，芯铧式开沟器被广泛使用，它结 模拟；并借助玻璃土槽及高速摄像技术，验证并修正 构简单、沟底平整、入土性能较好，且对播种前整地要 离散元仿真模型。 求不高‘“。但该开沟器在玉米穴播及大豆条播作业过 1 离散元模型及参数的确定 程中，其开沟宽度大、保墒效果差，且对土壤的侧向推 移较大，不适合高速播种。 1．1 耕层土壤离散元模型的建立及参数确定 近年来，离散元法被大量地应用到农业生产中， 土壤是由气体、液体和固体组成的复杂物质，且土 且在开沟器、深松铲、覆土器及推土铲等触土工作部 壤中存在着化学键和毛细水，这使得土壤之间存在一 件的仿真中，所得到的试验数据与仿真结果匹配度 定的粘聚力。在建立土壤颗粒模型时，一部分主要参 很高[2-6]。本文采用了离散元的颗粒动力学方法——数是依据测定吉林省中部地区土壤物理性质得到的， 离散元法，对颗粒材料间的运动行为进行了模拟。 另一部分参数则是通过对比实验与仿真结果后修正获 该方法适合模拟土壤之间刚性或柔性体的相互作 得的。土壤颗粒是一种非常不规则的物质，本文通过 用，能精确描述土壤耕作过程，并可以根据土壤与开 二维影像仪对不同粒径的土壤颗粒进行形状观察，如 沟器间的接触模型来优化设计开沟器的形状，合理 图1所示。 控制土壤的破裂、混合及流动，仿真土壤的耕作 ◆● 过程‘7一…。