甘蔗—土壤系統(tǒng)仿真模型的研究.pdf

1、目前國內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)化設計和甘蔗切割運動學仿真等方面，關于甘蔗—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室內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，運用反求技術和正交試驗法，以參數(shù)初始值為基礎，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，設計甘蔗抱緊裝置并進行物理試驗驗證。 結果表明：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，屈服應力1.50E7Pa，切線模量1.80E5Pa，應變速率(c)100，應變速率(p)

4、10，失效應變率0．01，阻尼2；軟土對應參數(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室內甘蔗切割模擬試驗；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