基于SPH算法的纵向开沟过程模拟

来源：江苏农业科学杂志2018年第第18期北京时间：

作者：王永; 王泽河; 马胜涛; 弋景刚; 袁永伟

单位：1.河北农业大学机电工程学院，河北保定 071001； 2.石家庄邮电职业技术学院，河北石家庄 050000

摘要：以河北地区蔬菜大棚秸秆生物反应堆土壤为原型，结合土壤材料MAT147模型、SPH算法和边界条件，利用ANSYS/LS_DYNA对纵向开沟过程进行数值模拟。在前进速度2 km/h、旋转速度540 r/min、耕深350 mm、刀辊倾斜角度45°参数条件下，前后处理软件LS_PREPOST仿真结果显示，SPH算法可以直观模拟纵向开沟刀辊切削土壤的整个过程，最大等效应力为43.21 MPa，主要集中在与刀辊接触的土壤上；刀辊切削过程显示，在螺旋板及刀片螺旋布置的旋转刀辊作用下，土壤去向主要分为轴向升土和周向抛土，开沟效果明显；刀辊切削应力云图显示，土壤所受的等效应力变化小且整个过程切削比较平稳；切削稳定时的功耗为8.23 kW，与试验中的纵向开沟装置功耗接近，验证了模拟的可靠性，为新型纵向旋转开沟装置及零部件的优化设计提供可靠依据。

关键词：土壤开沟;SPH算法;数值模拟;土壤切削;新型纵向旋转开沟装置;优化设计

基金资助：河北省科技支撑计划(编号：15227209D)；河北省科技计划(编号：16227202D)。