机械与土壤相互作用的离散元仿真研究进展

针对离散元法在机械与土壤相互作用方面的研究现状,综合分析现有相关文献,根据离散元法在该领域的不同应用,分别讨论了离散元法在农机具设计、车轮滚动问题、圆锥入土分析以及与有限元法相结合的应用研究现状,指出了其中存在的问题。同时,分析了离散元法在研究该领域时需要解决的关键问题,指出了针对不同的土壤应当建立的相应模型,认为三维球元模型是今后研究的重点。在此基础上,提出了未来离散元法在该领域的发展趋势,即更为复杂的三维模型可能被建立出来,以使仿真结果同真实实验更为接近,从而取代繁琐的实验。     

离散元法在农业工程研究中的应用现状和展望

现代农业装备数字化设计是农业工程领域的主要研究方向之一,农业机械与各类农业物料的接触作用及其对农业机械设计工作的影响是现代农业装备数字化设计重要内容和难点。离散元法是一种基于不连续性假设的计算机数值模拟方法。研究表明,离散元法可以用于仿真分析农业散体物料与机械装备间的相互作用关系,为现代农业装备数字化设计提供了新手段,在农业工程领域具有良好的应用前景。本文对离散元法的基本概念、发展历程及常见程序软件进行了概述,归纳分析了离散元法在模拟农业土壤与农业物料接触时的模型确定及其参数标定方法,重点阐述了各作业环节典型农业机械的离散元法应用现状和发展动态。对基于离散元的数值模拟仿真及其工业化应用推广所面临的主要问题进行了分析和总结,指出通用参数标定方法缺失和模型过度简化是离散元法进一步发展的制约因素,加强接触模型和参数标定的基础研究工作,推动专业、通用的软件平台开发,提高计算机计算和存储能力及改进离散元算法结构,从而提升模型计算效率将是今后的研究方向和工作重点。     

离散元法在农业工程中的研究现状及展望

针对离散元法在农业工程中的应用研究现状,在分析相关文献的基础上,对离散元法在不同情况下的应用进行详细阐述。分别讨论了其在颗粒流动问题,土力学实验的细观力学及土动力学等方面的应用,并且指出了研究中存在的问题。对离散元法的局限性进行了描述,并对离散元法在农业工程中的应用做出展望。     

三维离散元法边界建模软件设计

针对目前离散元法边界建模中存在的问题,基于UG软件二次开发,结合VC++平台、MFC函数库和Access数据库,设计了三维离散元法边界建模软件,实现了与UG软件和三维离散元法分析软件的集成.以型孔轮式排种器为例,通过排种器的CAD设计、排种器工作过程的三维离散元法仿真分析以及与试验的对比,证明了边界建模软件的可行性和有...     

型孔轮式排种器工作过程与性能仿真

由型孔轮式大豆排种器的三维CAD模型建立了其三维离散元法分析模型,采用球颗粒建立了大豆种子的分析模型,采用离散元法和自主研发的三维CAE软件对排种器的工作过程及性能进行了仿真分析,并与台架试验进行比较.结果表明,排种性能、投种角、种子运动轨迹与台架试验结果基本一致,证明了采用离散元法分析型孔轮式大豆排种器工作过程及其性能的可行性.     

离散元法在玉米脱粒机优化设计中的应用研究

为了能够提高玉米脱粒机的性能,深入地研究了离散元法在玉米脱粒机优化设计中的应用。首先,分析了离散元法的基本理论;接着,讨论了玉米脱粒机的主要性能参数;最后,利用MATLAB软件编制了基于离散元法的玉米脱粒机性能分析的仿真程序,研究了滚筒转速和功率对玉米脱粒机脱净率和破碎率的影响,从而能够选择了最优的滚筒性能参数。     

用多学科集成的设计理念优化棉花精量排种器

采用多学科集成的设计理念,将三维建模、人机交互以及虚拟样机技术等引入棉花精量排种器的设计研发中。通过建立一种机械式棉花精量排种器的参数化模型,运用离散元法仿真种子流在不同结构参数和其它设计参数情况下的运动特性,分析设计参数变化对样机性能的影响,获得各参数主次顺序的最佳组合,找出优化设计的方向。这种新的设计理念具有节约开发成本、缩短开发周期、简化开发过程、操作简单、应用灵活、用户交流界面友好等特点,为棉花精量排种器的设计研究提供了新的思路。     

基于离散元法的宝塔菜联合收获机输送机构研究

针对现有收获机在果实的运送过程中存在的壅土、耗用劳动力大等突出问题,以宝塔菜联合收获机为研究对象,对收获机的输送机构进行了研究设计。使用离散元法建立土壤的运动模型,比较了输送器在不同结构参数和工作参数下果实与土壤的输送情况,确定了收获机合理的设计参数,提高了宝塔菜收获率,为收获机输送机构的设计与研究提供了理论依据。田间初步试验表明:果实和土壤能够流畅输送,证明了运用离散元法分析收获机输送机构的可行性。     

开沟器工作阻力的离散元法仿真分析

建立了芯铧式开沟器和播种施肥开沟器与土壤颗粒的二维离散元法分析模型,采用离散元法研究开沟器的工作过程及工作阻力,通过改变开沟器的CAD模型和土壤颗粒参数,分析不同条件下开沟器的工作阻力.在室内土槽进行了2种开沟器的工作阻力测试,并将测试结果与开沟器工作阻力的离散元法计算结果进行了比较,两者的变化趋势基本一致,相对误差在10%～20%之间,由此初步证明了采用离散元法分析开沟器工作过程和工作阻力的可行性,为开沟器的研究和优化设计提供了一种新方法.     

含体力的边界元法研究及在大坝力学分析中的应用

边界元法具有对求解问题降维的优势,只需要对边界进行单元离散。然而,边界元法在求解非齐次方程时,得到的积分方程往往含有域积分,限制了边界元法的应用范围。拟提出一种处理域积分的新方法——自适应背景网格积分法,该方法在背景网格中积分,背景网格通过边界单元和四叉树结构构造,在构造过程中只需要边界单元的信息。因此,该方法只需要对边界进行离散,非常适合应用于边界元法中。该方法非常方便与快速多极算法结合起来求解大规模问题,可将该方法应用于大坝仿真分析中。     

3D动画技术在农业机械定性分析中的应用

随着信息化技术的不断进步,3D动画技术取得了长足发展。在农业机械设计分析领域,3D动画具有先天优势,可以更加直观地呈现农业机械的设计结构,便于进行定性分析。介绍了3D动画的应用原理、优势和特点,分析了3D动画在农业机械定性分析中的应用。      

农机CAE服务平台研究——基于云计算和快速设计技术

针对现代化农业对配套农机的迫切需求,考虑农机市场需求的多样性和个性化,为了缩短设计周期,提高现代化农机的设计效率,结合现代资源分布式管理技术,提出了一种融合云计算和参数化、模块化快速设计的农机CAE服务平台,并对其关键技术、设计理念和实现过程进行了深入的研究。在SaaS服务模式下,基于农机部件的模块化和参数化设计理念,构建了农机部件的CAE参数化建模和有限元分析云服务平台,并以有限元协同仿真计算为研究对象,验证了农机设计制造云服务平台的可行性。由典型农机收割机部件的建模和有限元分析发现:云设计制作服务平台可以快速地通过输入参数方法得到收割机支持件,并实现高速的有限元分析,在现代化农机设计中具有可行性。     

3D虚拟现实技术在农业中的应用

探讨了3D虚拟现实技术在农业生产中的应用现状和方法及农业机械产品的虚拟设计开发,可为农业现代化发展提供可供参考的技术方案。      

基于Pro/E的农耕机优化设计

为了提高农耕机零部件的设计效率,实现农机的数字化设计,将Pro/E软件引入到农机设计过程中,通过零部件的有限元分析,实现了零部件的优化设计。以耕种播种一体机的播种装置设计为例,建立了装置的三维模型,并利用有限元分析模块对装置进行了仿真分析,得到了装置的应力分布情况。在进行农耕机零部件机械设计和优化时,可以参考得到的最大应力分布数据对装置的结构进一步优化,从而设计出性能更好的农机产品。     

国际大型农业工程项目种植制度设计及农机配置方法

国际大型综合性农业工程项目涉及土地开荒、选种试验、种植制度设计、农机配置和基础设施建设等全产业链内容,种植制度设计和农机配置是项目开发和执行时需要重点研究和把控的内容。种植制度设计是项目的核心,分析国际大型农业工程项目特点,探讨通过作物选择、农业气候调查、土壤条件调查和水文条件调查确定种植制度。农机配置依种植制度而定,推荐的农机选型方法是专家推荐法,农机数量配备方法优先选择作业量法和线性规划法。     

自动控制技术在农业机械设计及发展中的应用

农业机械随着其技术的发展，对自动化技术的要求逐渐提升，且应用也愈加广泛。介绍了我国农业机械自动化发展现状和农业机械自动化发展的必然性及意义。分析了自动控制技术在农业机械中的应用，并指出了自动控制技术应用的优点。      

黑土区玉米秸秆-土壤混料离散元模型参数标定

由于黑土区保护性耕作中关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的离散元仿真模型参数,在一定程度上制约了机具的优化改进。以黑土区玉米秸秆-土壤混料为研究对象,构建玉米秸秆-土壤混料离散元仿真模型,采用物理试验与EDEM仿真试验相结合的方法,选用Hertz-Mindlin with JKR接触模型进行离散元仿真接触参数标定。首先,采用圆筒提升的方法确定玉米秸秆-土壤混料的实际堆积角,利用Design-Expert软件中Plackett-Burman试验筛选出对堆积角有显著影响的参数为：土壤-土壤滚动摩擦因数、土壤-钢静摩擦因数、秸秆-土壤滚动摩擦因数、土壤JKR表面能;进一步通过最陡爬坡试验确定4个参数的最优取值范围,根据Box-Behnken试验原理以堆积角为响应值,建立堆积角与显著参数的二次回归模型;以实际堆积角为目标,利用软件寻优功能对显著参数进行优化并得到最优参数组合：秸秆-土壤滚动摩擦因数0.16、土壤-土壤滚动摩擦因数0.24、土壤-钢静摩擦因数0.75、土壤JKR表面能0.67J/m2。通过仿真试验对最优参数组合进行对比验证,仿真堆积角与物理试验堆积角相对误差为1.64%。研究结果表明标定的参数真实可靠,可为黑土区玉米秸秆-土壤混料的离散元仿真提供理论参考。     

液压传动与电控技术在农业机械中的应用

随着国内农业生产发展,对农机具的要求日益提高,液压传动与电控技术在农业机械中的应用也取得了很大的发展。以液压传动与电控技术在现代拖拉机机组的悬挂系统上的应用为例,归纳出相关的发展趋势。      

基于出口市场的农用机械设计策略

以我国农用机械出口市场的发展现状为切入点,通过对出口型农机在国际农机贸易市场中常见的“水土不服”问题进行简要分析,可知出口型农机设计优化工作的必要性。采用层次分析法对以联合收割机为典型的我国出口型农机设计优化工作进行了综合评价,得出设计优化工作的相关策略与重点评价体系。      

农业机械新技术应用探索

随着我国科技水平的不断发展,越来越多的新技术应用到了农业机械设备中,对我国农业生产效率的提升起到了有效的促进作用。介绍了几种典型的农业机械新技术的应用情况。