粘性土壤耕作破碎行為的實驗與仿真研究.pdf

1、粘性土壤廣泛分布于我國的南方地區(qū),其耕作不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個重要內(nèi)容,也是能源消耗較大的環(huán)節(jié)之一。因此提高粘性土壤的耕作效益仍然是需要關(guān)注的問題。本文以粘性土壤的耕作破碎失效行為作為出發(fā)點,通過室內(nèi)微型土槽切削實驗、戶外農(nóng)田旋耕測試實驗以及土壤耕作破碎仿真研究三個方面來研究耕后土壤的破碎表征和耕作機械的能耗問題。
　　 本文首先改進(jìn)現(xiàn)有的微型土槽切削實驗臺,分析現(xiàn)有微型土槽切削實驗臺的不足之處,擬定合理的解決方案。重新設(shè)計制作微

2、型土槽切削裝置,包括機械結(jié)構(gòu)裝置、液壓系統(tǒng)以及測試系統(tǒng)等。利用該系統(tǒng)測試重塑粘性土壤在二面楔切削作用下的破碎行為,獲取不同含水率和不同密度狀態(tài)土壤在切削作用下的破碎失效規(guī)律,以及在同一切削參數(shù)下的切削阻力與切削位移之間的關(guān)系,進(jìn)而得到了不同狀態(tài)粘性土壤的切削能量消耗和破碎表征。
　　 在對粘性土壤的耕作破碎失效行為進(jìn)行仿真時,綜合使用了離散單元法、Image-Pro Plus以及Matlab等軟件。在掌握了離散單元法相關(guān)理論及方

3、法的基礎(chǔ)上,利用PFC2D建立土壤切削過程的離散元動力學(xué)模型,并對土壤切削過程進(jìn)行模擬,通過FISH子程序研究土壤切削過程中土壤裂紋的產(chǎn)生,然后利用Image Pro—Plus對產(chǎn)生的微裂紋進(jìn)行擴展,并實現(xiàn)微裂紋的生長與交合以完成二維土壤破碎體的形成,最后在Matlab中進(jìn)行破碎體的大小統(tǒng)計分析。通過微型土槽切削實驗與仿真模擬的對比分析發(fā)現(xiàn),仿真方法獲得的破碎態(tài)土壤狀況與實際切削結(jié)果具有很好的一致性。從而為土壤破碎體的研究提供一種模擬仿