基于离散元的仿鲨鱼鳍深松铲耕作行为仿真分析

来源：中国农机化学报杂志2024年第12期北京时间：

作者：陈菁, 山弘道, 魏传省, 张旭,

单位：（1. 辽宁省农业机械化研究所，沈阳市，110161；2. 辽宁省农业机械装备再制造创新重点实验室，沈阳市，110161）

摘要：为解决传统深松机具触土部件破土困难、耕作阻力大等问题，基于离散元法分析以鲨鱼背鳍设计的深松铲耕作行为，以期减小深松铲作业阻力和能耗。设计仿鲨鱼背鳍铲尖试样，并与无鳍深松铲试样进行性能对比。建立离散元模型，探究垂直贯入耕作方式下不同结构的土壤阻力；分析深松过程中土壤扰动、土壤运动以及带鳍深松铲的受力情况。结果表明，在带鳍深松铲的工作过程中，各层的扰动程度从大到小依次为耕作层、犁底层和心土层；仿真试验分析相同深松深度条件下，不同工作速度对带鳍深松铲的土壤颗粒混合情况、土层扰动效应以及耕地阻力的影响，得出3.60~4.33 km/h的最佳工作速度。结合田间试验可知，当深松深度相同时，带鳍深松铲的真实耕作阻力（1 904 N）与离散元模拟值（1 941 N）的偏差为1.9%。所提出的带鳍式深松铲机能够有效地破开犁底，为我国东北地区耕地科学研究提供借鉴。

关键词：深松铲,离散元,土壤扰动,耕作阻力,仿生法

基金资助：国家重点研发计划课题（2022YFD1500605—03）