基于离散元法的锄板入土作业参数优化分析

来源：中国农机化学报杂志2022年第7期北京时间：

作者：邓成志, 王善文, 黎展鹏, 陈翀, 魏志强, 段廷亿

单位：西南大学工程技术学院，重庆市，400715

摘要：针对茎秆农作物根系残留田间影响土质的问题，以根系掘除设备的锄板为研究对象，利用JKR接触模型来描述土壤颗粒间相互接触时的运动情况。基于离散元法，采用EDEM软件分析锄板入土过程中不同速度(整机前进速度)、转动角速度(锄板绕转动点旋转的平均角速度)和离地高度(刀尖距地面的距离)对所受合力的影响，并利用仿真得到锄板从初始位置转到指定角度过程中的最大合力值。基于BoxBehnken Design响应面分析法建立三元二次线性数学模型，由方差分析结果得到该数学模型极为显著(P<0.01)，说明所建数学模型的合理性和正确性。由数学模型确定前进速度0.41 m/s，转动角速度40°/s，离地高度115 mm时，锄板所受最大合力可达到其最小值为563.36 N。在烟草种植试验地进行田间实测试验，结果表明，仿真数据数值与田间试验数值相对误差为5.1%，验证模拟的根土复合体土壤模型基本符合土壤力学特性，能真实模拟该试验地土壤属性。研究表明采用离散元法分析锄板入土作业所受合力的可行性，可进一步为锄板的优化设计提供参考。

关键词：锄板,离散元法,响应面分析法,参数优化

基金资助：“十三五”国家重点研发计划子课题(2017YFD0701101—3)