挖坑机动态力学参数测试试验装置的研制

挖坑机动态力学参数 (扭矩和入土阻力 )与其影响因素 (钻头转速、钻头进给速度、土壤质地、土壤硬度、土壤湿度 )以及工作部件结构参数之间的关系 ,是一项重要的基础理论研究 .试验装置是进行研究的必备条件 ,为此作者自行研制了挖坑机动态力学参数室内测试试验装置 .该试验装置能根据试验要求 ,改变各影响因素值 ,采用传感器电测方法 ,通过计算机数据采集系统 ,在挖坑作业全过程中 ,实现对力学参数的动态实时记录 ,在营林机械有关挖坑机研究领域是一项创新 .已完成的试验证明 ,该试验装置性能稳定 ,工作可靠     

作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)--挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究,是一项重要的基础研究.在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上,采用传感器电测方法,通过计算机数据采集系统,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录.通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法,模拟生产现场作业条件(不同钻头转速、钻头进给速度),得出作业参数与钻头的动态力学参数(扭矩和进给阻力)间的影响因素关系.通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系,绘出关系曲线,作出曲线拟合方程,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值,为挖坑机设计提供理论依据.该试验手段及设备在营林与园林机械挖坑机测试研究领域是一个创新.     

作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)——挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究,是一项重要的基础研究.在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上,采用传感器电测方法,通过计算机数据采集系统,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录.通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法,模拟生产现场作业条件(不同钻头转速、钻头进给速度),得出作业参数与钻头的动态力学参数(扭矩和进给阻力)间的影响因素关系.通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系,绘出关系曲线,作出曲线拟合方程,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值,为挖坑机设计提供理论依据.该试验手段及设备在营林与园林机械挖坑机测试研究领域是一个创新.     

挖坑机工作参数的研究——钻头转速及土壤因子对功率消耗和阻力矩的影响

挖坑机是一种有效的造林机械。近年来,我国生产的挖坑机大多是采用类比的方法设计的,重要参数未进行系统的研究。本文用正交试验的方法,测试和分析了钻头转速,土壤组成,土壤含水率,土壤坚实度对挖坑机阻力矩,功率的影响,为研究和设计挖坑机提供参考数据。     

挖坑机钻头螺旋面强度分析及结构参数探讨

经对挖坑机螺旋钻头的有限元计算分析，得出螺旋面的位移数据、应力分布规律及钻头易损部位。通过变换钻头结构参数，经模拟对比试验，找到影响强度的主要因素及参数的合理取值。计算值与实际相吻合。计算模型与方法切实可行，为挖坑机钻头的优化设计奠定了基础。     

耕种模式对稻田土壤物理特性的影响

为探明不同耕种模式对稻田土壤物理特性的影响,于广州市增城区、益阳市大通湖区和哈尔滨市道外区,分别进行了水稻犁耕机插(MT)、旋耕机插(RT)、犁耕机直播(MD)、旋耕机直播(RD)4种不同耕种模式试验,调查分析了4种不同耕种模式对各试验区的土壤干密度、孔隙度和含水率的变化规律。结果表明:在各试验区耕层0～20cm,与MD和RD相比,MT、RT可以降低土壤干密度、增加土壤孔隙度,增加土壤含水率,从而改善土壤结构;而各试验区耕层大于20cm的土壤受其自重和种植方式的影响下,物理指标的变化不尽相同,且与土壤质地也有一定关系。     

挖坑机钻头螺旋面强度分析及结构参数探讨

经对挖坑机螺旋钻头的有限元计算分析，得出螺旋面的位移数据，应力分布规律及钻头易损部位。通过变换钻头结构参数，经模拟对比试验，找到影响强度的主要因素及参数的合理取值。计算值与实际相吻合。计算模型与方法切实可行。为挖坑机钻头的优化设计奠定了基础。     

不同茶园土壤对八氯二丙醚降解的影响

采用气相色谱(GC-ECD)分析方法,研究了八氯二丙醚(S421)在4种不同茶园土壤上的消解动态.结果表明,八氯二丙醚在土壤中降解符合一级化学动力学方程Ct=C0×ekt.在25℃,添加量10 mg·kg-1的情况下,S421的降解速率是广济寺黄红壤>沙湾黄棕壤>长沙县红壤>农大植保基地黄壤,半衰期分别为22.95、23.98、24.67、25.48 d.茶园土壤的有机质含量是影响S421在土壤中降解的最主要的影响因子,有机质含量与S421半衰期相关性较强,其相关系数(r)为-0.955 5.单因素条件下试验发现土壤有机质、土壤温度、S421的起始浓度和土壤灭菌对S421在土壤中的降解均有较大的影响.     

施用土壤pH改良剂对弱碱性荔枝园土壤性质 及荔枝生长的影响

[目的]研究比较不同土壤pH改良剂在弱碱性荔枝园土壤的施用效果,为该类荔枝园土壤pH的改良提供参考依据.[方法]采集四川省泸州市弱碱性荔枝园土壤(pH 7.53±0.10),分别添加硫磺(2 g/kg)、硫酸铝(4 g/kg)和硫铁矿(4 g/kg),以不加改良剂为对照,同时进行土壤培养试验和荔枝盆栽试验,比较不同改良剂对土壤性质及荔枝生长的影响.[结果]培养试验结果表明,施用硫磺能显著降低土壤pH、土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性(P<0.05,下同),显著提高土壤磷、钙、镁、铁、锰和铜等多种元素有效性,且作用持久;施用硫酸铝和硫铁矿降低土壤pH作用不显著(P>0.05,下同)且时效短,对土壤养分及土壤酶活性的影响则与养分和酶的种类有关.盆栽试验结果显示,施用改良剂对移栽230 d后的荔枝叶片光合特性和叶绿素指数均无显著影响,但在移栽300 d后,对照及施用硫酸铝和硫铁矿处理的大部分荔枝植株已逐渐枯死;施用硫磺虽然较对照显著促进荔枝生长,但与移栽时相比,收获时其生物量增量仅为9.55±5.08 g/株,长势仍显著弱于酸性土壤中的荔枝长势.[结论]在弱碱性荔枝园土壤即使施用大量酸性改良剂,其促进荔枝生长的效果也不理想.建议在弱碱性土壤上谨慎规模种植荔枝.     

基于ANSYS／LS_DYNA的螺旋刀具土壤切削的数值模拟

选择黄棕壤为土壤类型,观察螺旋刀具对土壤的破坏过程,建立了螺旋刀具的实体模型和MAT147(MAT FHWA_SOIL)的土壤材料模型;借助有限元ANSYS/LS_DYNA(显式非线性动力分析有限元软件)模块,构建了螺旋刀具切削土壤的有限元模型,并进行螺旋刀具切削土壤过程的三维动力学仿真,得出了开沟机螺旋刀具切削土壤功耗的大小和螺旋叶片的等效应力(von Mises stress)的变化规律及其力学特性.     

据机械组成和含水量预测水田土壤粘附力

用ＳＦ－１型外附力、内聚力测定仪测定了中国南方水田土壤对钢的粘附力。为探讨粘附力与机械组成和含水量的关系,将粘粒含量、含水量和粘附力划分为三个水平,以３３种土样的有关数据为基础导出了土壤的粘附力与粘粒含量和含水量的模糊关系,并提出了一种用模糊推理法预测土壤对钢的粘附力的方法。     

土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理及力学特性的影响

【目的】紫色土坡耕地是南方丘陵区农业生产重要的耕地资源,其耕层土壤退化主要为物理退化。为了探讨土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理特性及力学特性退化的影响,在耕层土壤退化分级的基础上,定量分析了不同侵蚀程度下紫色土坡耕地耕层物理、力学特性及土壤退化指数的变化特征。【方法】采用铲土侵蚀模拟试验方法,以未侵蚀地块为对照组（CK）,对比分析了侵蚀5 cm（S_-5）、10 cm（S_-10）、15 cm（S_-15）、20 cm（S_-20）条件下紫色土坡耕地耕层土壤渗透性、土壤力学特性及土壤退化指数变化特征,对坡耕地耕层物理、力学特性的退化程度进行了定量分析。【结果】（1）紫色土坡耕地不同侵蚀程度下耕层土壤渗透性为CK>S_-5>S_-10>S_-15>S_-20,土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、饱和导水率随着侵蚀程度加剧而降低,S_-20土壤渗透性能最差;不同侵蚀程度下紫色土坡耕地均表现为0—20 cm土层的土壤渗透性指标高于20—40 cm土层的。（2）紫色土坡耕地不同侵蚀程度耕层土壤力学性质为CK-5-10-15-20,土壤抗剪强度、土壤紧实度随侵蚀程度加剧而增加。不同侵蚀程度下紫色土坡耕地各层土壤力学指标均表现为0—20 cm土层的高于20—40 cm土层的。（3）土壤抗剪强度对第一轴贡献率最大,土壤抗剪强度是影响不同侵蚀程度下紫色土坡耕地土壤物理性质及力学特性变化的主要因素。紫色土坡耕地土壤物理性质及力学特性与第一轴相关性排序表现为稳定入渗率>土壤紧实度>饱和导水率>平均入渗率>初始入渗率>抗剪强度。（4）不同侵蚀程度下紫色土坡耕地土壤退化指数大小为S_-5（-8.71%）>S_-10（-10.95%）>S_-20（-12.17%）>S_-15（-15.37%）,S_-15处理对耕层物理性质影响最大,S_-15 土壤退化指数最小,土壤退化程度为重度退化。不同侵蚀条件下,紫色土坡耕地土壤退化指数10—20 cm土层的最大,土壤退化对10—20 cm土层影响最小。【结论】紫色土坡耕地土壤退化现象严重,不同侵蚀程度土壤的退化等级分为4级,分别为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化。研究结果可为坡耕地耕层质量退化过程辨识及恢复调控提供技术参数。     

滨海盐渍区土壤盐分遥感反演及动态监测

为探索快速提取滨海盐渍土信息的有效方法，实现对滨海盐渍区土壤盐分含量变化趋势的分析，本研究以黄河三角洲垦利区作为研究区，采用野外实测土壤盐分数据与遥感影像相结合的方法，通过土壤盐分敏感波段和光谱参量的筛选，构建土壤盐分估测模型；优选出最佳模型用于反演，并结合土壤盐分含量指数、土壤盐分动态度和重心向量模型3个指标对研究区土壤盐分含量动态变化进行统计和分析。结果显示：土壤盐分的敏感波段为绿光、红光和近红外波段；波段组合可以提高其与盐分的相关性，运用敏感波段与波段组合相结合的方法建模更优；土壤盐分最佳估测模型为：Y=-6.94-281.762Bnir+60.625Bg×Br+1 178.14Bg×Bnir-152.396Br×Bnir-1 495.491Bg×Br×Bnir，建模精度和验证精度分别为0.878和0.854，说明模型拟合度好，预测能力强，具有可行性。2001-2005年、2005-2009年和2009-2015年3个时段，研究区土壤盐渍化程度的变化趋势表现为加重-减轻-减轻趋势，盐化重心总体向东部沿海方向迁移，各时段土壤盐渍化变化程度较高。本研究提出了利用卫星遥感影像对土壤盐分含量进行预测和动态监测的快捷方法，对滨海盐渍土地资源的利用管理有积极意义。     

土壤宏观力学结构与精准耕作

土壤宏观力学结构是土壤结构体概念的延伸,在尺度上高于土壤团聚体结构1－2个数量级,且具有更高的时空动态特征,其内容涉及土壤物理组构、力学评价指标、力学发生机理及力学应用4个方面,是精准耕作研究的理论依据。评价土壤宏观力学结构的指标包括抗剪强度、圆锥贯入阻力、平板下陷量和断裂强度等,而弹塑性力学、断裂与破碎力学和土壤流变学模型决定着结构动态的发生机理。土壤精准耕作通过对土壤宏观力学结构的测试、评价及模型描述,建立结构动态与外加机械力模式和强度指标之间的关系,运用精准技术手段实现土壤结构、作物秸秆、种子和水肥的精确调控与投放,改善土壤耕性、增强土壤结构力稳性、提高车辆通过性、增大土壤承载力、同时优化土壤－作物－水肥系统和土壤－机器系统。     

棉花膜下滴灌土壤水势的动态监测

试验采用TS型压阻式土壤水势传感器测量0~20 cm和20~40 cm不同深度范围的土壤水势值,通过四通道土壤水势变送器把数据信号传输到上位机,在上位机接收到信号之后,通过系统动态监测软件分析出土壤水势的变化。根据北疆灌溉的实际情况,压阻式土壤水势传感器布置在0~20 cm和20~40 cm两个土层。此外,同时标定出棉田土壤0~20 cm和20~40 cm的土壤水分特征曲线,通过土壤水分特征曲线方程把动态监测到的不同深度土壤水势值转化为土壤相对含水量,来指导实践生产中的灌溉。     

季节性冻融对机械压实黑土微团聚体特征的影响

采用田间模拟机械压实的方法，通过对连续两季季节性冻融后不同深度(表层0~20 cm、亚表层20~40 cm和下层40~80 cm)不同压实次数(0、3和12次)土壤水稳性微团聚体组成(≥0.25 mm、0.25~0.05 mm、0.05~0.02 mm、0.02~0.002 mm、＜0.002 mm粒级)、分形维数(D)和分散系数等特征指标的测定、计算与分析，研究了两季季节性冻融对黑土区0~80 cm土层范围内土壤微团聚体特征的影响，讨论了季节性冻融与机械压实的交互作用。结果表明:季节性冻融对不同深度黑土微团聚体组成及稳定性的影响不同，主要表现为增加表层土壤微团聚体的稳定性，降低亚表层和下层土壤微团聚体的稳定性，且连续两季冻融对黑土微团聚体组成及稳定性的影响也存在差异，1季冻融主要显著增加无压实土壤微团聚体的稳定性，而2季冻融却显著降低无压实土壤微团聚体的稳定性；两季冻融结束后，3次压实土壤微团聚体D值和分散系数均高于对照(P＜0.05)，尽管12次压实土壤分散系数同样高于对照(P＜0.05)，但土壤微团聚体D值与对照相比无显著差异，季节性冻融与机械压实的交互作用主要表现为季节性冻融加剧少次压实土壤微团聚体的破坏、降低其稳定性，而对多次压实土壤微团聚体的组成及稳定性有一定的恢复作用。      

室内试验方法确定非饱和土壤水分运动参数

以土壤水动力学为理论基础,以原状砂壤土为例,进行了室内非饱和土壤水分运动参数的测定。通过实测数据与经验模型Van Genuchten的拟和,对试验结果和拟和结果进行了对比分析,发现计算值与实测数据吻合较好。结果表明选用的经验模型是可靠的,确定的非饱和土壤水分运动参数是合理的。     

土壤水分在根渗灌条件下的动态变化规律研究

对根渗灌新型节水灌溉技术水分动态变化进行研究,利用Watch Dog 2800水分测试仪的水分传感器SM100进行监测,材料采用直径25 cm的根渗管。分析灌水过程中和停灌后土壤水分动态变化和规律。通过大田试验,结果表明:在根渗灌条件下,水分是以线源入渗土壤,在渗灌速率为87.86 L/(h.m),灌水时间为100 min时湿润锋径向移动速率远小于垂向移动速率,移动过程呈椭圆形分布扩散。根据不同模型拟合的土壤湿润锋的动态变化,认为二次多项式模型的拟合程度较好。     

杉木人工林土壤水分动态研究

采用小集水区试验方法，利用定位观测的数据，对亚热带杉木人工林的土壤水分动态进行了研究。结果表明，杉木人工林土壤水分的周年变化，主要受月降雨量、前期降雨量、温度、湿度的影响，可划分为蓄墒、失墒、平稳３阶段。