粘性土壤耕作破碎行為的實(shí)驗(yàn)與仿真研究.pdf

1、粘性土壤廣泛分布于我國(guó)的南方地區(qū),其耕作不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)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(diǎn),通過室內(nèi)微型土槽切削實(shí)驗(yàn)、戶外農(nóng)田旋耕測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及土壤耕作破碎仿真研究三個(gè)方面來研究耕后土壤的破碎表征和耕作機(jī)械的能耗問題。
　　 本文首先改進(jìn)現(xiàn)有的微型土槽切削實(shí)驗(yàn)臺(tái),分析現(xiàn)有微型土槽切削實(shí)驗(yàn)臺(tái)的不足之處,擬定合理的解決方案。重新設(shè)計(jì)制作微

2、型土槽切削裝置,包括機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置、液壓系統(tǒng)以及測(cè)試系統(tǒng)等。利用該系統(tǒng)測(cè)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(duì)粘性土壤的耕作破碎失效行為進(jìn)行仿真時(shí),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?jiǎng)恿W(xué)模型,并對(duì)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(duì)產(chǎn)生的微裂紋進(jìn)行擴(kuò)展,并實(shí)現(xiàn)微裂紋的生長(zhǎng)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(jì)分析。通過微型土槽切削實(shí)驗(yàn)與仿真模擬的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),仿真方法獲得的破碎態(tài)土壤狀況與實(shí)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