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[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
陈伟祥 秦吉彪 陈重成 刘杨 郑书河
【目的】旨在设计一种用于生态茶园环境作业的开沟抛土刀。【方法】以正切面折弯角、抛土片面积、抛土片与侧切面夹角为试验因素,以功耗和区域抛土质量为评价指标,采用Box-Benknken中心组合设计法进行离散元仿真试验。【结果】(1)正切面弯折角、抛土片面积、抛土片与侧切面夹角3个因素对功耗和区域抛土质量的影响均显著。(2)仿真试验得出的最优参数组合:正切面弯折角112.7°,抛土片面积3 566 mm~2,抛土片与侧切面夹角132.5°。在最优参数条件下,功耗为1.121 kW,区域抛土质量为11.45 kg。(3)刀具功耗平均误差为12.25%,区域抛土质量平均误差为12.67%,说明该仿真模型较为可靠。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
廖为强 陈重成 鲍地发 陈龙彬 郑书河
针对目前大多数茶园松土装置使用的旋耕刀区域针对性不强,不适用于南方山地丘陵地形,耕作效果不佳、耗能大、土壤保墒能力差等问题,应用离散元法对旋耕刀的工作过程进行动力学仿真和结构优化.以福建山地茶园土壤为试验样本,采用Hertz-Mindlin with Bonding模型作为土壤颗粒间的接触模型;以弯刀的正切面折弯角、弯曲半径和单刀切削幅宽为试验因素,设计三因素六水平的均匀试验,进行旋耕刀—土壤动力学仿真试验,以旋耕转轴扭矩和土壤扰动系数为评价指标.仿真试验结果表明,在折弯角128°、弯曲半径20 mm、单刀切削幅宽36 mm条件下,转轴扭矩值和土壤扰动系数都较小.
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
杨薇 郑书河 刘斌
针对目前巨菌草种植机开沟器工作耗能大、种床不平整、土壤保墒力差以及种苗发芽率低等问题,应用离散元法开展开沟器触土过程动力学仿真及结构优化.以福建地区土壤为试验样本,选择延迟弹性模型与线性内聚力模型作为土壤颗粒接触模型;确定入土角、入土隙角和斜面角等开沟器关键结构参数,设计三因素五水平的均匀试验,通过EDEM软件建立土壤-开沟器相互作用的三维离散元仿真模型,以最小工作阻力与土壤扰动情况为目标进行仿真试验.结果表明:当开沟器入土角、入土隙角、斜面角分别为45°、3°和60°时,开沟器可产生较小工作阻力,对土壤的扰动量较小,种床质量优良,有利于种苗生长.
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
陈超鹏 全伟 吴明亮 张文韬
针对南方稻田前茬秸秆存量多、土壤黏重导致油菜移栽机成孔部件作业阻力大、孔穴形态不稳定的问题,对自主研制的履带式油菜苗移栽栽植孔成型机构的锥刺直径、锥尖倒角、入土深度进行单因素、多因素离散元仿真试验。结果显示:成孔部件的锥刺直径、锥尖倒角、入土深度对锥刺入土的有效深度及入土阻力有显著影响,且存在显著的交互作用;多因素仿真试验的最优参数为锥刺直径52 mm、锥尖倒角40°、入土深度86.30 mm。对最优参数得到的锥刺进行EDEM仿真和室内土槽对比试验,结果 EDEM仿真与土槽试验锥刺入土阻力变化趋势一致,孔形有效深度分别为55.4 mm和56.6 mm,误差率为2.1%;锥刺入土阻力分别为57.5 N和54.7 N,误差率为4.9%。
关键词:
油菜 移栽机 锥刺 离散元法 参数优化
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
贺一鸣 向伟 吴明亮 全伟 陈超鹏
为获取南方地区黏弹性壤土颗粒离散元接触模型的本征物理参数和接触力学参数,建立其用于离散元仿真的接触模型。以试验测定的堆积角为40.95°的壤土为研究对象,选取Hertz–Mindlin with JKR接触模型,通过实测试验获取壤土的本征物理参数值;借助GEMM数据库推荐的土壤接触力学参数初选范围,通过最陡爬坡试验得到接触力学参数值的最优值区间。利用Design–Expert软件对最优值区间的接触力学参数进行4因素3水平二次正交旋转组合试验,获取堆积角回归模型,以实测土壤堆积角40.95°为目标,对回归模型进行接触力学参数寻优,得到接触力学参数的最优组合为:JKR表面能13.05 J/m2,恢复系数0.5,动摩擦因数0.15,静摩擦因数1.06,该最优组合参数仿真堆积角均值为41.07°,与实测堆积角误差为0.3%。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
朱惠斌 钱诚 白丽珍 李慧 牟丹磊 李骏杰
为了减小免耕播种机防堵装置数值模拟的误差,结合物理试验与仿真试验进行玉米秸秆离散元参数的标定。基于Hertz-Mindlin with bonding接触模型建立了玉米秸秆离散元模型,以物理试验与仿真试验中临界载荷的相对误差为试验指标进行仿真单轴压缩试验;采用Plackett-Burman试验筛选出具有显著性影响的试验因素;采用Box-Behnken响应面法对玉米秸秆离散元模型进行优化。试验结果表明:接触半径和单位面积切向刚度对试验指标影响极显著(P<0.01),单位面积法向刚度对试验指标影响显著(0.01
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
金浩 蒋明洋 徐超 沈凯 潘凡达 樊虎 焦凯旋
为确定片烟在离散元仿真模拟中的合理模型参数取值,更好地计算出片烟在松散润叶设备中的复杂运动,基于离散元软件(Rocky DEM),创建了与以往球形黏结刚性颗粒模型不同的柔性片烟壳体模型,并分析了柔性片烟壳体模型形变特点。以物理和仿真试验的堆积角为对比对象,选取“Hysteretic Linear Spring”法向接触模型、“Linear Spring Coulomb Limit”切向接触模型以及“Constant Adhesive Force”黏附力模型,对仿真接触参数进行标定。再通过对片烟本征参数测定、查阅文献及Rocky DEM说明手册,分析得到了片烟的离散元参数取值范围,设计Plackett-Burman、最陡爬坡以及Box-Behnken试验,确定了影响柔性片烟堆积角的显著性参数以及堆积角的拟合方程。以堆积角物理试验35.83°为目标值,得到显著性参数的最优解:片烟与片烟间静摩擦系数为0.67,片烟与片烟间滑动摩擦系数为0.31,片烟与片烟黏间黏附力系数为0.2,其余非显著性参数取平均值。仿真试验与物理试验相对误差为0.78%,从而验证了模型的准确性与真实性,可为工业生产进一步计算柔性片烟在松散润叶装置内的运动提供理论依据。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
吉俊宝 樊启洲 张衍林
为实现开沟施肥覆土一体化联合作业,在微型手扶开沟机基础上,设计了排肥装置和覆土装置,主要有排肥装置的肥料箱、重心配置、覆土板和仿形装置结构设计。实现了动力从行走轮传到排肥器、肥料箱重心稳定、排肥量可调、覆土板能在上下高度差约80 cm实现仿形功能。田间试验结果表明,设计配有排肥和覆土装置的开沟机工作时施肥量达到50 kg/h,覆土率达78.3%,覆土均匀度较好。
关键词:
开沟机 排肥 覆土 装置
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
王知多 王松松 朱佩彦 朱代根
【目的】研究不同类型挖掘铲及其前刃倾角角度对挖掘阻力的影响,分析生姜挖掘过程中的阻力变化,为生姜挖掘铲关键参数的选择提供参考。【方法】以云南省罗平县的生姜收获作业为研究对象,测定生姜与种植区土壤的基本物理参数,构建平面、V型、弧型3种结构挖掘铲的三维模型;通过对挖掘铲挖掘过程的分析,确定影响挖掘阻力和土壤破坏性的关键参数;采用EDEM离散元仿真方法,并利用Hertz-Mindlin with JKR模型建立生姜根茎-土壤离散元混合接触模型,以平均工作阻力和土壤破坏性为评价指标,对挖掘铲类型和前刃倾角进行虚拟仿真试验;再以平均工作阻力为评价指标,进行不同类型以及不同前刃倾角挖掘铲的田间对比试验,通过仿真试验和田间试验的平均工作阻力误差率验证仿真试验的可靠性。【结果】仿真分析表明,影响生姜收获机挖掘装置挖掘性能的主要结构参数为挖掘铲类型和前刃倾角,前刃倾角45°弧形铲、V型铲和平面铲的平均工作阻力分别为1 088.34,1 043.52和965.52 N,其对土壤的破坏性依次表现为平面铲>弧形铲>V型铲,由此确定挖掘铲的最佳类型为平面铲。对平面铲前刃倾角的进一步仿真优化试验表明,其最佳前刃倾角为40°,在此条件挖掘铲的平均工作阻力最小,为904.05N。田间对比试验表明,前刃倾角45°弧形铲、V型铲及前刃倾角45°和40°平面铲的平均工作阻力分别为1 184.10,1 122.66,986.50和879.85 N,与仿真试验平均工作阻力的误差率分别为8.09%,7.05%,2.13%和2.75%。【结论】生姜根茎收获机挖掘装置宜选择前刃倾角为40°的平面铲,其可以满足生姜收获作业的工作要求和减阻需求。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
宋学锋 张锋伟 戴飞 赵武云 杨杰 张雪坤
为解决2BF–02型玉米全膜双垄沟扎穴施肥机作业因肥料结块而排肥不顺的问题,设计了一种由箱体和辊轮组成的肥料块破碎装置。在离散元软件EDEM中建立肥料块离散元模型,按照3因素3水平正交试验方案对肥料块破碎装置工作过程进行虚拟试验。结果表明:影响肥料块破碎率的因素由大到小依次为辊轮间距、辊轮转速、辊轮齿数。当辊轮间距为6 mm、辊轮转速为150 r/min、辊轮齿数60个时,肥料块破碎率为98.8%(最高值)。对仿真结果进行试验验证,结果肥料块破碎率为94.4%。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
彭强吉 康建明 荐世春 杨学军 刘立晶
针对圆盘式开沟机开沟方式、作业参数选择不合理,造成工作过程中功率消耗大的问题,通过理论分析和试验验证,研究开沟方式、作业参数与功率消耗的关系。对正、反转开沟过程进行运动学分析,建立开沟方式与开沟深度的适应性方程。利用室内土槽试验台,构建正、反转开沟功耗测试系统。单因素试验表明:当开沟深度为0~368mm时,反转开沟功率消耗大于正转开沟;当开沟深度为368~500mm时,正转开沟功率消耗大于反转开沟。采用正交旋转组合试验,研究了开沟深度、刀盘转速和前进速度对功率消耗的影响规律,得出各因素对正转开沟功率消耗影响的主次顺序是:开沟深度>前进速度>刀盘转速,对反转开沟功率消耗影响的主次顺序是:开沟深度>刀盘转速>前进速度。采用多因素单目标优化方法,建立功耗模型并求解得出,当开沟深度为185mm,刀盘转速为190r/min,前进速度为0.85km/h时,正转开沟功耗最小为29.47kW;当开沟深度为415mm,刀盘转速为217r/min,前进速度为1.03km/h时,反转开沟功耗最小为36.28kW。验证试验表明:2种开沟方式下,理论值和试验值的相对误差分别为7.32%和2.47%。
关键词:
圆盘式开沟机 正反转开沟 功耗
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
陈玉仑 丁为民 方志超 何春霞
针对我国稻麦轮作区在作物收获后均可进行免耕播种的作业要求,在原设计的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机的基础上,对开沟装置结构参数、运动参数及分土导流装置结构进行优化,利用开沟抛起的土块对免耕直播的种子进行覆盖。田间试验表明:优化改进后的开沟分土装置作业效果良好,作业后土垡边长不大于4 cm、碎土率达90%,抛土均匀性不小于85%,单侧平均抛土幅宽1.1~1.2 m,抛土集中区平均覆土厚度2.3 cm,不仅达到开沟机械作业的质量标准要求,还能满足当地农艺上的覆土盖种要求。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
赵玉清 李诗沫 谢钰 赵伟 陈再兴 张悦
为给云南红壤作业条件下的触土部件设计与优化提供更精准的参数,选用EDEM中Hertz-Mindlin with JKR Cohesion接触模型标定云南地区红壤数值模拟参数。首先,采用物理试验测定红壤的基本物性参数以及接触参数,以物理试验结果为基础,确定仿真试验参数范围,开展Plackett-Burman试验,对仿真试验进行显著性筛选,得到对堆积角影响显著的3个参数:红壤-红壤静摩擦因数、红壤-45~#钢板间恢复系数和JKR表面能。随之设计最陡爬坡试验,优化显著性参数的最优取值范围。之后开展Box-Behnken试验,以红壤在45~#钢板上的堆积角为响应值,对二阶回归方程进行优化,获得最优接触参数组合:红壤-红壤静摩擦系数为0.502、红壤-45~#钢板恢复系数0.464、JKR表面能4.938 J·m~(-2)。最后以最优接触参数组合进行仿真试验,得出结果与物理试验误差为1.7%,无明显差异。此结果表明标定的云南红壤的离散元仿真参数可靠度较高,可为云南地区红壤作业条件下的触土部件的设计与优化提供基础参数。
关键词:
离散元法 参数标定 红壤 堆积角
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
刘大为 段佳鹏 陈星宇 熊蒸科 王修善 谢方平
混播制种是当前提高杂交水稻制种效率的有效途径之一。杂交水稻混播制种模式下,可以利用父、母本种子粒形或粒径差异对收获得到的父本、母本种子混合物进行机械化分选。为了进一步完善杂交水稻种子分选机械的设计,以玉针香父、母本种子颗粒模型间的摩擦参数为研究对象,进行种子的堆积角物理试验,并利用EDEM分析软件构建离散元模型,选取滚动摩擦因数和静摩擦因数作为试验因素,进行了预试验和两因素三水平全面仿真试验。利用MATLAB软件对父、母本种子堆积群外轮廓图像进行线性拟合求取堆积角值,并通过多次采样计算相对误差。采用双列排布的方式分别建立父本和母本种子的EDEM多球模型进行仿真试验,取定相对误差最小的试验组P2和Q2的种间滚动摩擦因数为标定值,再通过MATLAB对种间静摩擦因数的取值区间进行插值预测。结果表明:父本的种间滚动摩擦因数和静摩擦因数分别为0.11和0.575,母本的种间滚动摩擦因数和静摩擦因数分别为0.07和0.453。将标定后的摩擦参数进行堆积角验证试验,试验得到父本和母本种子堆积角仿真结果与物理试验结果无显著性差异,父本和母本种子的相对误差分别为0.67%和0.45%,进一步验证了标定试验的可靠性。这表明所建立的杂交水稻父本和母本种子颗粒模型及标定得到的摩擦参数可以为杂交水稻种子分选机械的动态仿真研究提供参考。
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