甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真模型的研究.pdf

1、目前國內(nèi)外對甘蔗收獲機械切割系統(tǒng)的研究主要集中在甘蔗切割破壞、切割能量、破頭率影響因素試驗研究、切割器優(yōu)化設(shè)計和甘蔗切割運動學仿真等方面，關(guān)于甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真模型的研究未見報道，但甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真模型的建立對開展甘蔗切割動力學仿真研究及指導(dǎo)室內(nèi)甘蔗切割模擬試驗有重要意義。 本研究選取臺糖22號甘蔗及其種植的壤土(水稻土)作為研究對象，采用物理試驗方法，測得了甘蔗密度，蔗芯、蔗皮的彈性模量和甘蔗莖稈的屈服應(yīng)力；運用振動衰減法，

2、通過田間振動試驗，獲得甘蔗和甘蔗—土壤系統(tǒng)的振動加速度曲線，并進行相關(guān)分析；采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA建立甘蔗和甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真模型，運用反求技術(shù)和正交試驗法，以參數(shù)初始值為基礎(chǔ)，不斷修改系統(tǒng)的物理特性參數(shù)，進行仿真試驗，獲取甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真振動加速度曲線，并和物理實驗測試甘蔗振動加速度曲線對比，獲得和實際甘蔗物理特性參數(shù)相接近的甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真模型的系統(tǒng)參數(shù)；根據(jù)仿真模型提供的系統(tǒng)參數(shù)，選擇海綿橡膠板和海綿橡膠

3、帶來分別模擬硬土壤和軟土壤對甘蔗的抱緊作用，設(shè)計甘蔗抱緊裝置并進行物理試驗驗證。 結(jié)果表明：蔗皮的密度平均值為1067kg/m3，彈性模量平均為194.07MPa，蔗芯平均為41.75Mpa，甘蔗莖稈的破壞應(yīng)力平均為15.34Mpa；甘蔗和土壤材料均為塑性隨動模型，其中甘蔗參數(shù)為密度1067kg/m3，彈性模量1.00E8Pa，泊松比0.4，屈服應(yīng)力1.50E7Pa，切線模量1.80E5Pa，應(yīng)變速率(c)100，應(yīng)變速率(p)

4、10，失效應(yīng)變率0．01，阻尼2；軟土對應(yīng)參數(shù)為1910kg/m3，1.00E6 Pa，0.4，8.00E5 Pa，1.00E5 Pa，41，6，0.8，2.2；硬土對應(yīng)參數(shù)為1850 kg/m3，1.50E6 Pa，0.35，8.50E4 Pa，1.20E5 Pa，38，5，0.7，2；甘蔗以及甘蔗．土壤系統(tǒng)仿真模型可靠，可運用于甘蔗切割動力學仿真研究和指導(dǎo)室內(nèi)甘蔗切割模擬試驗；海綿橡膠材料可用作模擬土壤抱緊甘蔗的材料，抱緊裝置可運用