我国水田土壤流变特性研究(第一报)——我国水田土壤的流变模型和流变参数分析

作者对我国南方四省五种水田土壤进行了试验,建立了这几种土壤的流变模型,计算了它们的流变参数的值,并对这些流变参数与土壤含水量、机械组成的关系进行了分析。     

按水田土壤流变特性预测水田车辆下陷量的方法和仪器的研究

本文从水田土壤流变理论的观点出发,探讨了水田车辆下陷量的预报方法以及为此而研制的用于测量水田土壤流变参量的静载式水田土壤流变仪。通过试验分析,得出了用于测量水田土壤流变参量的测盘的最佳面积,提出了水田土壤流变参量对冲击载荷响应的半经验公式。作者试用模糊数学的概念和方法处理地面力学中的有关问题,获得了令人满意的结果。     

我国水田土壤流变特性研究(第3报)——水田土壤流变性质的有限元分析

本文用有限单元法分析水田土壤的流变性质。以昆明市金马公社金马大队水田土样的室内试验为例,用变刚度法计算水田土壤半无限体在圆盘均匀载荷作用下的应力场及位移随时间的变化,将载荷在水田土壤中的下陷量有限元计算值与实测数据及解析法计算结果进行比较。     

载荷条件及流变参量对水田履带式行走装置下陷量的影响

本文根据我国南方水田土壤的通用流变模型和状态方程,讨论了下列因素对履带式行走装置在水田内行走时的下陷量的影响:(1)形状系数与履带板长宽比,(2)履带接地面积与按地长度、接地长宽比,(3)接地压力,(4)水田土壤流变参量。     

动载式水田土壤流变仪的研制

以四元件Burgers模型作为水田土壤的通用流变模型，通过将随时间随机增长的压力简化为时间的阶梯函数导出了动载条件下水田土壤的压力一下陷量一时间曲线，并提出了据此曲线用最优化理论计算土壤流变参数的方法；在此基础上，研制了一种基于虚拟仪器原理的动载式水田土壤流变仪。该种仪器可自动完成测量数据的采集、贮存及流变参数的计算。试验表明，该仪器所测的土壤流变参数与据静载下土壤的蠕变曲线计算的流变参数数值基本一致。     

水田土壤载荷-下陷特性的研究

在对土壤承压特性的两个主要影响因素(测板尺寸和形状)进行理论和试验分析的基础上,提出用“形积当量”作为测板的特征参数来综合反映测板尺寸及形状对土壤载荷-下陷关系的影响;并根据测板下土壤反力的分布规律,导出了水田土壤载荷-下陷关系式。在室内水田土槽中的试验表明:新的载荷-下陷关系式较好地反映了不同测板下水田土壤的承压特性。     

受冲击扰动饱和粘质水田土壤流变特性研究

作者对我国三种典型的粘质水田土壤进行了试验,建立受扰动土壤的流变模型。分析了流变参数随扰动程度的变化情况。 通过对试验结果的分析,还得到其它一些结论。     

插入水田土壤中垂直平板向前运动的流变力学研究

插入水田土壤中的垂直平板水平向前运动,使土壤在纵向发生变形,并受到一定的土壤压力,这表现了水田土壤的纵向力学特性,这一特性具有流变性质。本文论述这一流变特性,同时应用该流变特性研究类履带行走机构的推进力与推土阻力。过去关于水田土壤流变学研究大多集中于压板的沉陷试验。本论文用流变学的方法研究水田土壤纵向力学性质。     

水田土壤承压模型的建立与试验

针对不同种类水田土壤承压模型的差异性等问题,提出一种武汉黄棕壤水田土壤承压模型的建立方法。依据黄棕壤水田土壤力学特性设计了3种面积不同的测板,基于光滑粒子流体动力学(SPH)算法构建了测板-水田分层土壤SPH动力学模型,研究了测板的贯入深度与时间、承压力之间的关系,并进行了田间试验。结果表明:测板面积S=9.95cm 2的模拟贯入土壤结果与田间试验结果高度吻合,表明该仿真方法对建立水田土壤承压模型可行,能客观反映出黄棕壤水田土壤的承压特性。     

水田土壤流变机理研究现状与展望

随着农业机械化发展的加快,解决水田作业机械问题已成为极为迫切的问题,但传统的方法在探讨耕作部件和车辆的行走装置与土壤的相互作用规律时,均将土壤作为弹性、塑性或弹塑性材料,而这些方法均不适用于含水量较高的水田土壤.为此,综述了关于水田土壤流变机理的发展过程,并对今后流变学研究的方向提出了建议.     

我国南方水田土壤特性与水田行走装置合理结构

本文从下列六个方面对我国南方水田行走装置的合理结构进行探讨:我国南方水田土壤的软泥层深度;承载能力;抗剪强度;粘附特性;流变特性;触变特性。     

水田土壤强度的模糊预测探索

列出了我国南方水稻产区１６种具有代表性的水田土壤及其特征参数,探讨了基于模糊数学原理由土壤含水量和机械组成来预测任一种水田水壤强度（内聚力系数和内摩擦因数）的可能性,得出了预测公式并给出了预测实例,结果表明,该方法具有一定的可行性。     

水田土壤垂直变形与时间关系

水田土壤初始垂直变形速度高,并以较高速度继续变形3～4秒,履带板下陷与时间的关系是明显的。文中介绍了在水田土壤槽(含水量21.7％～40.4％,中粘土),用履带板试验装置,通过电测获得的履带板下陷与时间的关系曲线。这些水田土壤变形特性,一般可用四元件Burgers体来模拟,有初始变形,而且变形延续时间较长。若表层含水量大而土层不深,下有硬底层时,则用三元件Voiet体表征,有初始变形,而且变形达某一数值后趋于稳定。此外由于土表不同,也有初始变形为零的。联合收获机履带在水田的总下陷一般由动下陷(与时间有关的土壤垂直变形)及滑动下陷(由于水平载荷作用,引起的土壤附加垂直     

水田土壤参数与履带下陷、驱动力间的关系

通过自行设计的土壤参数测定仪测定,研究诸土壤参数与履带在水田土壤中的性能关系表明,国外现有的有关数学模型用在水田土壤应做修正。文中提出了修正“压力-下陷”模型中的系数K,以“圆盘指数”代替“圆锥指数”预计履带下陷深度;探索了新的“推力-打滑”模型。     

我国水田土壤流变特性研究(第2报)——粘质水田土壤的触变特性研究

作者用挤压式流变仪对水田土壤进行测定,认为水田土壤是一种触变性材料。且发现,土壤含水量为40～70％时,触变效应较为显著。并提出用经验方程T=αω~be~(cw)表示含水量与触变率之间的关系 本文还论述了国外关于土壤触变特性的研究状况。     

南方水田根茬-土壤复合体的剪切试验研究

针对南方免少耕水田土壤根茬含量高,开沟刀具不易切割的问题,在摆锤式冲击试验台架上,对根茬-土壤复合体进行了剪切试验。试验结果表明:切割5 cm厚的南方免少耕水田土壤大约需要消耗能量6.6 J,此时切割刃的线速度为2.90 m/s,扭矩为18.44 N·m。该试验结果可为南方水田土壤免少耕驱动式开沟器的设计与改进提供依据。     

南方水田喷杆喷雾机车架的设计与有限元分析

针对自走式喷杆喷雾机采用机械传动时自重较大,在南方水田中作业时易发生下陷、打滑等问题。文章设计了一种南方水田喷杆喷雾机车架,并基于ANSYS软件分析水田喷雾机车架在不同工况以及载荷下的应力位移情况。分析结果表明,设计符合水田工作要求。     

基于离散元的秸秆-土壤复合体载荷传递研究

针对目前玉米秸秆-土壤混合介质下土壤应力传递特性不明确的问题，以黄淮海麦玉一年两熟区土壤为研究对象，借助离散元仿真软件EDEM中Hertz-Mindlin with JKR接触模型，建立了0、30%、40%、50%含量的秸秆-土壤混合介质离散元模型。以室内平板载荷试验为基础，对建立的秸秆-土壤混合模型进行离散元模拟仿真，通过控制加载板的施加力大小和作用时间记录不同加载状态下4种秸秆含量土壤颗粒的运动规律；同时，对土壤剖面进行分割，取土壤模型的3个不同深度土层，深度分别为40、90、140mm,进一步从仿真的角度揭示秸秆含量对土壤应力传递的影响。仿真结果表明：在秸秆-土壤混合介质中，秸秆通过减小土壤颗粒间接触面积来减小土壤间摩擦力以及改变土壤颗粒的运动方向等方式对土壤应力的传递起到阻碍作用；秸秆的添加会导致应力垂直传递减少，在40mm处各应力值比无秸秆时分别降低了21.7%、52.9%、67.2%;在同一施加力情况下，土壤应力随着作用时间的增加呈先降低后增加趋势，随秸秆含量的增加呈先增加后降低趋势。综合而言，适量的秸秆含量能够显著改善土壤的力学行为，当秸秆还田比例为10%～30%时土壤应...     

基于LS-DYNA的水田株间除草爪切削土壤仿真分析

为解决目前水田株间除草部件设计周期长、试验效果差等问题，以及更好地揭示黑龙江省水田除草机株间除草爪与土壤间的关系特性，采用集成建模思想研究株间除草对爪切削土壤问题。首先，采用Creo 5.0软件对除草爪与土壤进行三维建模；然后，将建好的三维模型导入Hyper Mesh2017软件进行模型修复与网格划分，利用LS-PrePost进行关键字定义；最后，利用LS-DYNA软件对除草爪切削土壤过程进行有限元仿真分析。采用有交互作用的正交试验方法选取除草爪入土深度、旋转角速度和机器前进速度3个因素，进行3因素3水平仿真试验分析，得到各因素及各因素间一级交互作用对试验评价指标土壤所受平均有效应力的影响规律。仿真结果表明：各因素对土壤平均有效应力影响主次顺序为：除草爪转速、机器前进速度、机器前进速度×除草爪转速、入土深度×机器前进速度、入土深度、入土深度×除草爪转速。仿真回归模型呈正态分布，表明该模型可靠，可以用作预测试验模型，可为水田株间除草爪在不同田间作业参数提供参考。     

黑龙江省水田耕整地机械化技术研究

水田耕整地是指对水田耕作层土壤进行加工整理，为水稻秧苗的栽植和生长创造良好土壤条件的耕作技术。介绍黑龙江省水田耕整地机械化技术实施与机具选择要点，为推动水稻生产全程机械化进程和实现水稻高产、优质、高效、持续的生产目标提供参考。