大豆种子与土壤的碰撞过程试验研究与仿真分析

发布时间：2020-12-07 07:40

　　本文以大豆种子和东北壤土为研究对象,测试了土壤的物理力学特性,通过高速摄像技术对大豆与土壤碰撞过程进行分析,在排种性能试验台进行播种试验,并采用离散元软件对播种过程进行仿真分析,将仿真结果与试验结果进行对比。为应用离散元法分析大豆种子与土壤碰撞后的弹跳滚动位移提供一种新思路。本文的主要工作如下。(1)测定了土壤颗粒的物理力学参数,参数包括土壤粒度分布、土壤含水率、土壤颗粒密度、摩擦系数等,并根据显微镜观察的土壤颗粒形状对土壤颗粒进行建模。为建立土壤颗粒模型及大豆种子与土壤碰撞过程的离散元仿真分析中参数的选择提供依据。(2)应用高速摄像技术对大豆种子与土壤的碰撞过程进行分析,通过改变土壤含水率,大豆种子下落高度,接触斜面角度,土壤粒度这四个因素,考察不同因素对大豆种子与土壤之间碰撞恢复系数的影响。应用离散元软件EDEM对斜碰试验仿真分析,通过试验与仿真结果的对比,修正了大豆种子与土壤之间的碰撞恢复系数。(3)以排种性能试验台为试验设备,对大豆种子在播种过程中与土壤的碰撞过程进行了台架试验,通过改变土壤含水率、投种高度、传送带速度、排种轴转速这四个因素,考察不同因素对大豆种子触土后弹跳滚动... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的提出及意义
    1.2 精密播种技术研究现状
    1.3 离散元法的基本原理及其应用
        1.3.1 应用离散元法在分析农机部件的研究现状
        1.3.2 土壤接触模型及离散元法在土壤力学中的应用
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 土壤物理力学性质及参数的测试分析
    2.1 土壤质地
        2.1.1 土壤质地分级
        2.1.2 土壤质地分级试验
    2.2 土壤含水率测试
        2.2.1 土壤含水率测试试验
        2.2.2 不同土壤含水率配制方法
    2.3 土壤颗粒密度
    2.4 土壤颗粒模型
    2.5 土壤堆积试验及堆积试验的离散元仿真分析
        2.5.1 土壤堆积试验
        2.5.2 堆积试验的仿真分析
    2.6 离散元法模拟直接剪切试验
        2.6.1 仿真试验步骤
        2.6.2 仿真试验结果与分析
    2.7 本章小结
第3章 大豆与土壤之间碰撞恢复系数的测试分析
    3.1 碰撞恢复系数的计算
    3.2 大豆与土壤斜碰试验
        3.2.1 土壤试样的处理
        3.2.2 高速摄像机
        3.2.3 跌落试验台
        3.2.4 试验步骤
    3.3 试验结果分析
        3.3.1 不同土壤含水率下的试验结果分析
        3.3.2 不同下落接触斜面角度下的试验结果分析
        3.3.3 不同下落高度下的试验结果分析
        3.3.4 不同土壤粒度下的试验结果分析
    3.4 碰撞过程仿真分析
        3.4.1 大豆几何模型的建立
        3.4.2 离散元接触力学模型和EDEM软件参数
    3.5 大豆与土壤碰撞试验仿真结果及分析
        3.5.1 不同下落高度下大豆种子运动轨迹分析
        3.5.2 不同土壤粒度的仿真结果及分析
        3.5.3 不同下落高度碰撞过程大豆角速度及能量变化过程
    3.6 本章小结
第4章 大豆播种过程台架试验及仿真分析
    4.1 引言
    4.2 大豆播种过程台架试验
        4.2.1 试验装置与条件
        4.2.2 试验方案与步骤
    4.3 试验结果及分析
        4.3.1 不同投种高度对大豆种子偏移的影响
        4.3.2 不同土壤含水率对大豆种子偏移的影响
        4.3.3 不同传送带速对大豆种子偏移的影响
        4.3.4 不同排种轴转速对大豆种子偏移的影响
    4.4 大豆播种试验仿真分析
        4.4.1 排种器几何模型的建立
        4.4.2 颗粒模型的建立
        4.4.3 仿真参数的选取
        4.4.4 仿真试验结果与排种试验台试验结果的对比分析
    4.5 改变仿真参数对仿真结果的影响
        4.5.1 大豆种子颗粒简化为球模型的仿真结果及分析
        4.5.2 赫兹模型的仿真结果及分析
    4.6 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
导师及作者简介
致谢



本文编号：2902899