深松鏟-離散元

1、后掠式弧狀深松鏟三維離散元仿真研究開題報告之主要內(nèi)容 深松技術(shù)作為保護性耕作四項技術(shù)之一愈來愈受到重視。但是，目前的深松作業(yè)存在的問題是牽引阻力過大；干旱板結(jié)土壤深松后大土塊較多，碎土效果不夠理想。解決上述問題應(yīng)該優(yōu)化深松鏟部件的結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)，這就需要充分理解深松鏟-土壤相互作用的動態(tài)工作過程。 離散單元法是分析外力作用下土壤動態(tài)行為變化過程的理想方法。1 選題來源和選題依據(jù)2 課題的研究內(nèi)容3 擬采取的研究方案4 課題的特色與創(chuàng)新之處5總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度 本課題的研究不僅可以豐富離散元法，而且對提高深松鏟的設(shè)計水平、減少試驗環(huán)節(jié)和試驗次數(shù)、縮短深松鏟新產(chǎn)品的開發(fā)周期、

2、提高深松鏟的性能等均有重要意義，同時還可以解決目前深松作業(yè)中存在的實際問題，為深松技術(shù)及保護性耕作技術(shù)在東北大面積推廣起到重要作用。 2 課題總結(jié)3 實驗方案4 實驗進度2 課題的研究內(nèi)容3 擬采取的研究方案4 課題的特色與創(chuàng)新之處圖 1 半徑為300mm圓弧深松鏟柄 5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度1 選題來源和選題依據(jù)分類國外：Tanaka等（2003）將離散單元法用于簡單振動深松鏟與土壤的相互作用研究，從而可以模擬實際土壤顆粒之間的粘附性。Hofstetter（2005）用3D DEM 模擬了挖掘鏟斗和土壤的相互作用。Asaf(2005)用三維離散元模擬了幾種犁在土壤中的耕作

3、過程。國內(nèi)：國內(nèi)外很多學(xué)者利用離散元法研究工作部件與土壤的接觸作用和工作部件的工作過程，但所研究的工作部件形狀都比較簡單，對于具有較復(fù)雜曲面的圓弧形深松鏟的研究國內(nèi)還未見報道。大多數(shù)研究者用圓球來代表土壤顆粒，但實際的土壤顆粒形狀是不規(guī)則的，因此，建立合適的力學(xué)模型也需深入研究。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3 主要研究內(nèi)容4擬采取的研究方案5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度研究內(nèi)容研究目標(biāo)1 選題來源和選題依據(jù)2 課題的研究內(nèi)容3 主要研究內(nèi)容4 課題的特色與創(chuàng)新之處5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度研究內(nèi)容1 選題來源和選題依據(jù)2 課題的研究內(nèi)容4 課題的研究內(nèi)容5 課題的研究內(nèi)容

4、6 總體安排和工作進度 以不同參數(shù)的后掠式弧狀深松鏟和東北黑土為研究對象，進行深松鏟與土壤的三維離散元模擬分析，分析不同工作參數(shù)、不同形狀參數(shù)深松鏟的性能，如深松鏟工作阻力、土壤剪切、流動和破碎過程，并用玻璃土槽試驗驗證模擬分析的可靠性。實現(xiàn)圓弧形深松鏟形狀參數(shù)的優(yōu)化，達到深松鏟數(shù)字化設(shè)計和深松機理分析的目的。圖4 CaO Fe2O3相圖 1 課題的研究內(nèi)容2 擬采取的研究方案4 課題的特色與創(chuàng)新之處研究目標(biāo)5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度1 選題來源和選題依據(jù)研究方案與試驗手段技術(shù)路線2 課題的研究內(nèi)容3 主要研究內(nèi)容方案4 擬采取的研究方案5 總體安排和工作進度6 總體安排和工

5、作進度前傾刃角從20到90取8個水平，鏟柄圓弧半徑從200mm到400mm取5個水平，運用PROE軟件進行精確建模。建三維模型建立改進的非線性顆粒接觸力學(xué)模型并應(yīng)用的離散元軟件EDEM模擬土壤與深松鏟相互作用關(guān)系。建力學(xué)模型根據(jù)土壤的實際顆粒組成，可以采用兩個或兩個以上的多球單元重疊法構(gòu)建單個土顆粒的幾何模型。建顆粒模型將土壤機具靠近玻璃側(cè)，低速運動時通過攝像機和照相機拍攝記錄工具運動過程瞬間土壤失效的樣式。采集土壤行動態(tài)為過程地面下方土壤擾動輪廓采用橫剖面和縱剖面兩個方向依據(jù)真實擾動區(qū)域畫出圖形。畫出地面下方土壤擾動輪廓1 課題的研究內(nèi)容2 擬采取的研究方案3 課題的特色與創(chuàng)新之處擬采用的研

6、究方案5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度試驗手段 土壤動態(tài)行為試驗測試系統(tǒng)以吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心自行研制的玻璃土槽試驗臺作為試驗土槽和工作平臺。土槽試驗臺采用機床微機控制系統(tǒng)進行控制，選用高精度石英壓電式三向力傳感器和多通道電荷放大器作為測量土壤對深松鏟動態(tài)作用力的測試和放大轉(zhuǎn)換設(shè)備，多通道電壓虛擬儀器和筆記本電腦組成的存儲系統(tǒng)作為記錄和存儲設(shè)備，利用高速攝像和數(shù)碼相機采集深松鏟作用下不同時間土壤的動態(tài)行為變化過程。土壤的顆粒組成用篩分法測定，土壤堅實度采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的TE-3型土壤硬度計來測量，土壤容重用環(huán)刀法測量。1 課題的研究內(nèi)容2 擬采取的研究方案3 課題的特色與

7、創(chuàng)新之處5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度技術(shù)路線1 課題的研究內(nèi)容2 擬采取的研究方案3 課題的特色與創(chuàng)新之處模擬與實驗結(jié)果對比分析是否一致否修改模型及參數(shù)是深松鏟數(shù)字化設(shè)計顆粒幾何模型接觸力學(xué)模型深松鏟PROE模型高速攝像觀察土壤運動狀態(tài)擾動斷面輪廓測量離散元仿真分析玻璃土槽試驗深 松 機 理 分 析水平和垂直阻力測定5 總體安排和工作進度6 總體安排和工作進度深松鏟與土壤顆粒之間、土壤顆粒與土壤顆粒之間的接觸力學(xué)模型建立及模型參數(shù)的選取方法；深松鏟邊界三維離散元法建模方法。1 課題的研究內(nèi)容2 擬采取的研究方案3 課題的特色與創(chuàng)新之處4 擬采取的研究方案5 擬解決的關(guān)鍵問題6 總體安排和工作進度1 課題的研究內(nèi)容2 擬采取的研究方案3 擬采取的研究方案 4 課題的特色和創(chuàng)新之處5 總體安排和工作進度特色與創(chuàng)新之處6總體安排和工作進度1 文獻綜述2 課題總結(jié)3 實驗方案2000Sep，2011 Dec, 2011 Jun,2012 Oct, 2012 May, 2012 收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)