基于离散元法的开沟器的数字化设计方法研究

本文从试验分析和离散元模拟两个方面对三种不同的开沟器的开沟过程进行了深入的研究。通过改变小车的速度、开沟深度以及土壤含水率,从定性和定量的角度,对开沟器开沟过程中所受到的水平阻力及垂直阻力进行了试验分析。结果表明,小车的速度、开沟深度以及土壤的含水率对开沟器的工作阻力有着重要的影响。 根据离散元法分析计算的要求,对土壤颗粒的物理力学性能进行了测试分析,通过离散元模拟双轴试验和直接剪切试验确定了宏观参数与微观参数之间的关系。根据土壤内含水率对土壤颗粒之间粘性作用的影响,建立了适合于土壤颗粒接触线性离散元力学模型,通过离散元模拟开沟器开沟过程的动态外观图、接触力场以及工作阻力的模拟,揭示了开沟器工作过程的阻力的变化规律。 研究结果表明,离散元模拟结果与试验结果基本趋势一致。同时,离散元模拟能够从微观角度解释了开沟器开沟过程的阻力变化。它不仅为开沟器的设计提供了理论依据,而且也为开沟器的设计探索了一种新的方法。