基于离散元法的锄板入土作业参数优化分析

作者：邓成志; 王善文; 黎展鹏; 陈翀^*; 魏志强; 段廷亿

来源：中国农机化学报, 2022, 43(07): 188-196.

DOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2022.07.027

• 锄板
• 离散元法
• 响应面分析法
• 参数优化

针对茎秆农作物根系残留田间影响土质的问题，以根系掘除设备的锄板为研究对象，利用JKR接触模型来描述土壤颗粒间相互接触时的运动情况。基于离散元法，采用EDEM软件分析锄板入土过程中不同速度(整机前进速度)、转动角速度(锄板绕转动点旋转的平均角速度)和离地高度(刀尖距地面的距离)对所受合力的影响，并利用仿真得到锄板从初始位置转到指定角度过程中的最大合力值。基于Box-Behnken Design响应面分析法建立三元二次线性数学模型，由方差分析结果得到该数学模型极为显著(P<0.01),说明所建数学模型的合理性和正确性。由数学模型确定前进速度0.41 m/s,转动角速度40°/s,离地高度115 mm时，锄板所受最大合力可达到其最小值为563.36 N。在烟草种植试验地进行田间实测试验，结果表明，仿真数据数值与田间试验数值相对误差为5.1%,验证模拟的根土复合体土壤模型基本符合土壤力学特性，能真实模拟该试验地土壤属性。研究表明采用离散元法分析锄板入土作业所受合力的可行性，可进一步为锄板的优化设计提供参考。

• 单位
  西南大学