كليدواژه :
روش المان گسسته , زيرشكن ارتعاشي , نيروي كشش , شبيهسازي عددي
چكيده فارسي :
برهم‌كنش بين خاك و ماشين چالشي اساسي براي محققان، توسعه دهندهگان، سازندگان و طراحان ماشينهاي كشاورزي است. مدلسازي ادوات شخم زني كاري اساسي در مهندسي است. هرچند كه مدلسازي برهم كنش هاي بين خاك و ماشين به علت تغييرات سهبعدي خاك، رفتارغيرخطي خاك، پديده برخورد و جريانپذيري خاك منطقه فصل مشترك (ارتباط) بين خاك و ادوات و تاثيرات ديناميكي فرآيندي پيچيده است. شبيهسازي صحيح بر هم كنش بين خاك و ادوات كليد اساسي براي اين بهينه‌سازي است و ممكن است نياز به تستهاي مزرعهاي زياد با هزينههاي گران را حذف كند. هدف اين پژوهش توسعه مدل سه بعدي يك زيرشكن ارتعاشي با استفاده از روش المانهاي گسسته ، شبيهسازي تاثير زواياي مختلف ارتعاشي بر عملكرد زيرشكن و تعيين پارامترهاي تاثيرگذار بر نتايج شبيهسازي بود. براي مدلسازي تودهي خاك به عنوان يك مادهي گرانولهاي، از برنامهي رايانهاي PFC3D استفاده شده است. تيغه تحت سرعت زاويهاي و انتقالي در جهت مثبت محور x در داخل سويلبين به حركت در آمد. براي تيغه غيرارتعاشي تنها سرعت انتقالي و براي تيغه ارتعاشي علاوه بر سرعت انتقالي، سرعت زاويهاي نيز تعريف شده بود. عمق كاري تيغه زيرشكن 38سانتيمتر و سرعت انتقالي 89/0 متربرثانيه انتخاب شده بود. براي بررسي تاثير زاويه ارتعاش بر عملكرد زيرشكن از زواياي ارتعاشي 27، 16، 8، صفر، 5/14- و 5/22- درجه در فركانس 9/4 هرتز و دامنه69± ميلي‌متر استفاده گرديد. با افزايش زاويه ارتعاشي (مثبت و منفي)، ميزان جابجايي عمودي تيغه در يك سيكل افزايش مييابد و در نتيجه حركت بالاروي تيغه باعث گسيختگي بيشتر خاك ميگردد. با توجه به نتايج شبيهسازي، ميزان كار مرزي، انرژي جنبشي و كار اصطكاكي در زواياي ارتعاشي مثبت بيشتر از زواياي ارتعاشي منفي بود و با افزايش بيشتر در زواياي منفي كارمرزي و اصطكاكي كاهش بيشتري داشت. با تغيير زاويه از 5/22- به 27 درجه ميانگين انرژي پيوندي ذرات كاهش يافت.
چكيده لاتين :
Interaction between soil and machine is essential challenge for researchers, developers, designers and manufacturers of agricultural machineries. Modeling of tillage equipment is an important Engineering work. However, interaction modeling is a complex process due to three-dimensional changes in soil, nonlinear soil behavior phenomenon and soil flow quality in connection area between the soil and tool and the dynamic effects of equipment. Correct simulation of the interaction of soil is the key point for the optimization of tillage tools and can eliminate required field tests with high costs. The purpose of this study is to develop a three-dimensional model of a vibrating subsoiler using discrete element method, simulation frequency and oscillation angle on the performance of vibration subsoiler and determining different parameters affecting the simulation results. The information from model simulation will be useful for the design and optimization of vibrating subsoiler. For modeling soil mass as a granular material, the computer program PFC3D. Blade was moved with angular and transition speed in the positive x-axis direction. For non-vibrating blade only included transition speed and for vibration blade in addition to transition speed, angular velocity was also defined. Working depth was 38 cm and blade speed of 0.89 meters per second was defined. To evaluate the effect of vibration angle on vibrating subsoiler different vibration of 27, 16, 8, zero,-14.5,-22.5 degrees in frequency of 4.9 Hz and amplitude of ± 69 amplitude was tested by simulation. In all vibration tests in comparison with non-vibrating,with Increasing vibration angle (positive and negative), the amount of vertical displacement of blade increased which caused more soil rupture. Simulation results showed that the rate of boundary work, kinetic energy and friction work at positive angles were more than negative vibration angles. With increasing negative angle boundary work and friction work significantly decreased. Changing the angle from -22.5 to 27 degrees decreased average bond energy of particles.
