割草机土壤压实与苜蓿产量相关性研究

通过田间试验研究了HW320型割草机压地1~10遍过程中的苜蓿地土壤压实问题,分析了土壤体积密度、土壤坚实度与苜蓿产量的相关性。研究表明,苜蓿地机械碾压引起了不同深度土壤体积密度与土壤坚实度的增加,土壤体积密度与压实次数的对数lg N成正比,压实引起了苜蓿减产。随压实次数变化,土壤体积密度与苜蓿产量成负相关关系,可用二次方程表示。土壤坚实度与苜蓿产量成负相关关系,0～20 cm土层土壤坚实度与苜蓿产量的相关度高,可用二次方程表示。     

全膜双垄沟覆膜土壤离散元接触参数仿真标定

为进一步提升基于离散元法对全膜双垄沟机械化覆土作业过程研究的准确性,结合EDEM软件进行覆膜土壤摩擦角(土壤休止角及其与钢滑动摩擦角)离散元仿真试验。通过三因素三水平正交组合试验,得出各接触参数对土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的影响显著性顺序。分别建立了各关键接触参数与土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角的二次多项式回归模型,以自制试验装置测定结果作为优化的目标值,获得全膜双垄沟覆膜土壤离散元最优接触参数组合为:土壤与土壤静摩擦因数0. 68、土壤与土壤滚动摩擦因数0. 27、土壤与土壤恢复系数0. 21、土壤与钢静摩擦因数0. 31、土壤与钢滚动摩擦因数0. 13和土壤与钢恢复系数0. 54。为验证所标定全膜双垄沟覆膜土壤接触参数的可靠性,对模拟仿真与实际试验的土壤休止角、土壤与钢滑动摩擦角进行了对比分析,两者相对误差分别为2. 6%和3. 1%;同时应用离散元法进行全膜双垄沟覆土装置在覆膜土壤颗粒最优标定参数组合设置下的种床覆土过程仿真模拟,通过与实际作业效果对比,仿真结果与田间试验工况基本一致,验证了仿真试验与建立回归模型的有效性。     

基于离散元的施肥机肥料块破碎装置参数的优化

为解决2BF–02型玉米全膜双垄沟扎穴施肥机作业因肥料结块而排肥不顺的问题,设计了一种由箱体和辊轮组成的肥料块破碎装置。在离散元软件EDEM中建立肥料块离散元模型,按照3因素3水平正交试验方案对肥料块破碎装置工作过程进行虚拟试验。结果表明:影响肥料块破碎率的因素由大到小依次为辊轮间距、辊轮转速、辊轮齿数。当辊轮间距为6 mm、辊轮转速为150 r/min、辊轮齿数60个时,肥料块破碎率为98.8%(最高值)。对仿真结果进行试验验证,结果肥料块破碎率为94.4%。     

不同种植模式下旱地春玉米产量对降雨和气温变化的响应

为了探究旱区气候变化及主要气象因子对不同种植模式下玉米产量的影响,该研究对AquaCrop模型玉米参数进行校准和验证,并在35a历史气象数据的基础上设计不同气温和降雨梯度,利用模拟的方法分析不同情景下玉米产量变化趋势。结果表明:AquaCrop模型在试验点模拟精度较高,3种种植模式下实测与模拟产量的均方根误差为245.34~745.10 kg/hm~2,标准均方根误差为6.94%~9.49%。在设定范围内(降雨降低15%~升高15%,气温降低1.5℃~升高1.5℃),随气温和降雨升高,3种种植模式下产量波动均呈减小趋势,其中全膜双垄沟播下产量波动最小,平均产量曲线斜率为0.083 4,适应气候变化能力较强。在A3B3(温度升高1.5℃、降雨提高15%)情景下产量均达到最大,相比历史气候,露地、单垄、全膜双垄沟播分别平均增产13.45%、11.57%、17.67%。气温对3种模式下产量均有极显著影响,降雨对露地种植产量影响为极显著,而对单垄和全膜双垄沟播产量影响显著。该研究对气候变化下作物产量预测、风险评估及制定相关管理措施提供参考。     

大豆籽粒的化学-力学特性灰色关联度及本构模拟

为研究大豆籽粒在不同受载情况下的力学特性,探索其化学-力学特性之间的关系,该文选择11种大豆籽粒在含水率为8.65%下对其进行化学组分、针尖压入、剪切、压缩试验,并借助Abaqus软件建立本构模型,对压缩试验过程进行模拟仿真。力学试验和模拟结果表明:所测大豆籽粒硬度为18.39~52.58 N/mm,大豆籽粒破损强度为3.65~15.32 MPa,大豆籽粒极限剪切力为12.70~52.33 N,纵轴的抗剪能力明显高于横轴;不同压缩形式和剪切方向分别对大豆籽粒破损强度和极限剪切力影响极显著;试验与仿真的载荷-变形曲线拟合良好,说明所建立的大豆本构模型能够分析研究其抗挤压特性。灰色关联度分析结果表明:与化学组分含量最为密切的力学指标是硬度与接触刚度,其中硬度与粗蛋白质、粗脂肪、粗淀粉、粗纤维含量的关联度分别为0.309 4、0.327 8、0.171 9、0.191 8,接触刚度与其关联度分别为0.220 6、0.283 7、0.186 9、0.133 4,粗蛋白质和粗脂肪含量对硬度与接触刚度的影响最大,其次是粗纤维素,粗淀粉含量。研究结果可为品质预测和品种鉴别提供新的方法和依据。     

全膜双垄沟起垄覆膜机镇压作业过程仿真分析与试验

为深入研究全膜双垄沟起垄覆膜机镇压作业过程中不同工作参数对机具运行及种床构建质量的影响,该文利用ABAQUS软件建立镇压装置轮组与种床土壤互作的三维有限元模型,模拟镇压作业过程中触土部件与土壤相互作用的动态过程。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法,建立载荷、机具前进速度、土壤含水率与垄面沉陷量、水平牵引阻力及渗水孔偏移量之间的数学模型,寻求覆膜机镇压轮组的最优作业参数组合。仿真试验中采用基于ALE算法的自适应网格划分技术解决网格畸变导致的仿真中断问题。仿真结果确定了3种不同土壤条件下较优的作业参数组合,并进行田间验证试验。结果表明,土壤含水率为15%条件下,机具前进速度为1.01m/s,施加载荷为100N时镇压轮组所受水平牵引阻力均值为44.15 N,大垄垄面平均沉陷量为11.82 mm,渗水孔平均偏移量为8.25 mm,试验结果满足全膜双垄沟种床构建质量要求。本文建立的三维有限元模型可用于预测镇压装置工作过程中的作业情况,可为机械化双垄沟种床构建作业方式及起垄覆膜机镇压装置的设计提供参考。     

基于响应曲面的豌豆压痕加载曲线硬度测定方法试验分析

为寻求基于压痕加载曲线的谷物硬度测定方法作业参数的最优组合，以自然干燥的豌豆为试验对象，进行压痕加载曲线试验方法作业参数优化分析。以锥尖粗糙度、四棱锥压头锥度和压头硬度为自变量，压痕曲线线性段起点比值（Y_1）和线性段距离比值（Y_2）为响应值，根据Box-Behnken试验设计原理，采用Design-Expert数据处理软件及三因素三水平响应面分析法，对各试验因素及其交互作用进行探究。结果表明：Y_1的回归模型显著水平P0.000 1，失拟项P0.05。Y_2的回归模型显著水平P=0.000 6，失拟项P0.05。Y_1和Y_2的回归模型极其显著，失拟不显著，拟合的二次回归方程与实际相符合；3个因素对试验性能参数Y_1和Y_2的响应顺序由大到小均为：压头锥度、锥尖粗糙度、压头硬度。     

中国马铃薯茎叶利用处理现状及相关机械化技术发展

针对近年来中国马铃薯种植面积不断扩大所带来的普遍存在的马铃薯收获后茎叶处理问题,在查阅文献、实地调研的基础上,总结了中国马铃薯茎叶当前的利用、处理现状及相关机械化技术,分析了其中存在的问题,提出了中国马铃薯茎叶的处理利用应与农业机械化技术相结合的建议,意在为中国马铃薯产业发展专用设备的研发及农村新型生物质能源的利用提供借鉴与参考.     

西北旱区玉米不同覆膜方式下土壤水热效应数值模拟研究

为了进一步探明西北旱区玉米在不同覆膜方式下土壤水热效应规律以及保温保水性能,采用数值模拟的方法通过ABAQUS软件分别建立了露地平作、全膜平作、单垄覆膜、全膜双垄沟播4种覆膜方式下的土壤模型,并对不同覆膜方式下玉米出苗期土壤热平衡和降雨入渗进行了数值模拟试验。通过热平衡模拟得出,起垄和覆膜改变了土壤剖面温度和热通量分布,增加了表层温度和热传递能力。在40 cm土层范围内全膜平作模式下垄沟内土壤平均温度最高,为24.1℃,其次为全膜双垄沟播模式,但全膜双垄沟播模式下温度变化趋势最为缓慢,稳定性最好。降雨入渗模拟结果表明:降雨结束后全膜双垄沟播模式产生了明显的侧渗现象,垄沟内土壤平均含水率最高,为19%,高于其他3种模式。研究表明在玉米出苗期全膜双垄沟播技术保水和保温性达到最佳。     

小麦籽粒的压缩破碎试验研究

以五个品种小麦籽粒为试验材料,在材料力学万能试验机上进行压缩破碎试验,分析了在不同含水率、不同压缩型式下小麦籽粒的力学性质.试验结果表明:破碎负载随籽粒含水率的增加而降低;小麦籽粒在不同压缩型式下的破碎负载有显著差异,在同一含水率下,B型压缩时破碎负载最大,L型压缩时次之,H型压缩时最小;在同一压缩型式下,不同品种小麦籽粒破碎负载不同,其原因与籽粒的内部结构、形状等因素有关.