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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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4版)——土壤条件和载荷条件对水田土壤流变参数的影响及应力-应变-时间图

本文根据对多种水田土壤的正交试验和方差分析,采用Burgers四元件模型作为我国南方水田土壤的通用变流模型,并得出下列结论:这些土壤各流变参数的值,与土壤条件有关,与载荷条件(承载面形状和面积、单位面积载荷)无关。 根据上述原理,作者提出我国南方水田土壤所表征的流变型土壤在一定土壤条件下的应力-应变-时间图,以及当应力在一定范围内时,流变曲线族在应力-应变-时间三维空间内舒展成流变曲面的概念;也提出了将此图应用于行走装置和切削元件研究的设想。     

江苏省水田土壤强度分维研究

选择不同地区水田土壤进行试验，应用分形和分维理论，计算土壤强度的分维，表明水田土壤强度变化曲线是一种无规分形曲线，提出用析线法反映ｌｎＰＳＤ的曲线趋势及折点频率的概念。     

水田拖拉机驱动轮与土壤相互关系的研究

本文通过对拖拉机驱动轮与水田土壤相互作用的试验分析,简述了水田驱动轮推进力、滚动阻力的形成机理,可比较精确地预测水田驱动轮推进力、滚动阻力、下陷深度、行走效率以及根据水田土壤力学特性来计算其运动轨迹的方法,供设计计算水田拖拉机驱动轮使用。     

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。     

重构土壤力学特性研究

文章基于书本的理论知识及前人的研究成果,研究土壤的抗压能力与含水量、边界效应等因素的关系。利用实验室专业器材,如土壤静载承压仪、三轴围压仪等,进行土壤抗压实验,以测试不同因素影响下土壤抗压性能,探究其压力机理,并通过matlab完成建模,得到土壤的承压能力与各影响因素之间的数学方程及关系曲线。     

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。     

田间土壤力学参数测定方法研究

总结了车辆地面力学研究常用的土壤力学参数检测方法,结合现代农业车辆智能化发展思想,提出了结合车辆动力学参数的在线检测进行土壤力学参数估计的方法。     

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。     

单平板轮刺下土壤流动形式的研究

在农田耕翻平整中,主要的动力源是拖拉机。由于各方面的原因,拖拉机在水田中的牵引效率还不高,行走装置的功率损失占全部损失的66％左右,机耕船的牵引效率最高也只约为40％。为了提高水田拖拉机的牵引效率,对轮刺和土壤相互作用时所产生的土壤流动形式的研究是优化叶轮参数的基础。本文利用平面应变塑性流动理论来研究单平板轮刺下的土壤流动形式和轮刺运动间的相互关系,建立单子板轮刺下的土壤流动近似场模型。     

水田土壤圆锥指数测量间距合适值的确定研究

采用静载式水田土壤承压仪对不同地区水田土壤进行试验,经分析计算,求得水田土壤圆锥指数测量间距的合适值,可在保证较高的数值精度前提下减少测量采样的工作量,以准确描述不同田块的土壤强度。