深松铲-离散元

1、后掠式弧状深松铲三维离散元仿真研究开题报告之主要内容 深松技术作为保护性耕作四项技术之一愈来愈受到重视。但是，目前的深松作业存在的问题是牵引阻力过大；干旱板结土壤深松后大土块较多，碎土效果不够理想。解决上述问题应该优化深松铲部件的结构形状和参数，这就需要充分理解深松铲-土壤相互作用的动态工作过程。 离散单元法是分析外力作用下土壤动态行为变化过程的理想方法。1 选题来源和选题依据2 课题的研究内容3 拟采取的研究方案4 课题的特色与创新之处5总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度 本课题的研究不仅可以丰富离散元法，而且对提高深松铲的设计水平、减少试验环节和试验次数、缩短深松铲新产品的开发周期、

2、提高深松铲的性能等均有重要意义，同时还可以解决目前深松作业中存在的实际问题，为深松技术及保护性耕作技术在东北大面积推广起到重要作用。 2 课题总结3 实验方案4 实验进度2 课题的研究内容3 拟采取的研究方案4 课题的特色与创新之处图 1 半径为300mm圆弧深松铲柄 5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度1 选题来源和选题依据分类国外：Tanaka等（2003）将离散单元法用于简单振动深松铲与土壤的相互作用研究，从而可以模拟实际土壤颗粒之间的粘附性。Hofstetter（2005）用3D DEM 模拟了挖掘铲斗和土壤的相互作用。Asaf(2005)用三维离散元模拟了几种犁在土壤中的耕作

3、过程。国内：国内外很多学者利用离散元法研究工作部件与土壤的接触作用和工作部件的工作过程，但所研究的工作部件形状都比较简单，对于具有较复杂曲面的圆弧形深松铲的研究国内还未见报道。大多数研究者用圆球来代表土壤颗粒，但实际的土壤颗粒形状是不规则的，因此，建立合适的力学模型也需深入研究。2 国内外研究现状3 主要研究内容4拟采取的研究方案5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度研究内容研究目标1 选题来源和选题依据2 课题的研究内容3 主要研究内容4 课题的特色与创新之处5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度研究内容1 选题来源和选题依据2 课题的研究内容4 课题的研究内容5 课题的研究内容

4、6 总体安排和工作进度 以不同参数的后掠式弧状深松铲和东北黑土为研究对象，进行深松铲与土壤的三维离散元模拟分析，分析不同工作参数、不同形状参数深松铲的性能，如深松铲工作阻力、土壤剪切、流动和破碎过程，并用玻璃土槽试验验证模拟分析的可靠性。实现圆弧形深松铲形状参数的优化，达到深松铲数字化设计和深松机理分析的目的。图4 CaO Fe2O3相图 1 课题的研究内容2 拟采取的研究方案4 课题的特色与创新之处研究目标5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度1 选题来源和选题依据研究方案与试验手段技术路线2 课题的研究内容3 主要研究内容方案4 拟采取的研究方案5 总体安排和工作进度6 总体安排和工

5、作进度前倾刃角从20到90取8个水平，铲柄圆弧半径从200mm到400mm取5个水平，运用PROE软件进行精确建模。建三维模型建立改进的非线性颗粒接触力学模型并应用的离散元软件EDEM模拟土壤与深松铲相互作用关系。建力学模型根据土壤的实际颗粒组成，可以采用两个或两个以上的多球单元重叠法构建单个土颗粒的几何模型。建颗粒模型将土壤机具靠近玻璃侧，低速运动时通过摄像机和照相机拍摄记录工具运动过程瞬间土壤失效的样式。采集土壤行动态为过程地面下方土壤扰动轮廓采用横剖面和纵剖面两个方向依据真实扰动区域画出图形。画出地面下方土壤扰动轮廓1 课题的研究内容2 拟采取的研究方案3 课题的特色与创新之处拟采用的研

6、究方案5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度试验手段 土壤动态行为试验测试系统以吉林农业大学工程训练中心自行研制的玻璃土槽试验台作为试验土槽和工作平台。土槽试验台采用机床微机控制系统进行控制，选用高精度石英压电式三向力传感器和多通道电荷放大器作为测量土壤对深松铲动态作用力的测试和放大转换设备，多通道电压虚拟仪器和笔记本电脑组成的存储系统作为记录和存储设备，利用高速摄像和数码相机采集深松铲作用下不同时间土壤的动态行为变化过程。土壤的颗粒组成用筛分法测定，土壤坚实度采用南京土壤仪器厂生产的TE-3型土壤硬度计来测量，土壤容重用环刀法测量。1 课题的研究内容2 拟采取的研究方案3 课题的特色与

7、创新之处5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度技术路线1 课题的研究内容2 拟采取的研究方案3 课题的特色与创新之处模拟与实验结果对比分析是否一致否修改模型及参数是深松铲数字化设计颗粒几何模型接触力学模型深松铲PROE模型高速摄像观察土壤运动状态扰动断面轮廓测量离散元仿真分析玻璃土槽试验深 松 机 理 分 析水平和垂直阻力测定5 总体安排和工作进度6 总体安排和工作进度深松铲与土壤颗粒之间、土壤颗粒与土壤颗粒之间的接触力学模型建立及模型参数的选取方法；深松铲边界三维离散元法建模方法。1 课题的研究内容2 拟采取的研究方案3 课题的特色与创新之处4 拟采取的研究方案5 拟解决的关键问题6 总体安排和工作进度1 课题的研究内容2 拟采取的研究方案3 拟采取的研究方案 4 课题的特色和创新之处5 总体安排和工作进度特色与创新之处6总体安排和工作进度1 文献综述2 课题总结3 实验方案2000Sep，2011 Dec, 2011 Jun,2012 Oct, 2012 May, 2012 收集资料，确定设计系统