CAJ | 학술논문

针对种植于红粘土的木薯块根挖掘作业,采用有限元法(Finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)的耦合算法及修正的莫尔-库仑屈服准则,建立木薯块根挖掘作业耦合计算模型,并进行物理试验验证.利用该计算模型对挖掘松土过程进行数值模拟,在细观上研究挖掘铲的松土机理和块根的变形过程.采用二次回归通用旋转设计方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),研究挖掘铲结构参数交互作用对牵引阻力、松土效果和块根最大有效应力的影响规律及对挖掘铲结构参数进行优化.结果表明,所建立的耦合计算模型适用于挖掘作业时土壤产生大变形的数值模拟研究.土壤被铲尖抬起,产生弯折、剪切破裂是土壤疏松的主要原因；在挖掘松土过程中,块根受土壤挤压产生弯曲变形.大的入土角和小的翼张角组合、大的入土角和大的铲宽组合、大的铲宽和小的翼张角组合,松土程度大,但小的入土角和小的铲宽组合、大的翼张角和小的铲宽组合,牵引阻力小,且大的翼张角和小的铲宽组合,块根最大有效应力小；挖掘铲结构参数的优组合如下:入土角为28°,翼张角为64°,铲宽为38 cm,其松土程度为20.83 mm,牵引阻力为8641N.
침대충식우홍점토적목서괴근알굴작업,채용유한원법(Finite element method,FEM)화광활입자류체동역학(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)적우합산법급수정적막이-고륜굴복준칙,건립목서괴근알굴작업우합계산모형,병진행물리시험험증.이용해계산모형대알굴송토과정진행수치모의,재세관상연구알굴산적송토궤리화괴근적변형과정.채용이차회귀통용선전설계방법화대정영책략적쾌속비지배배서유전산법(NSGA-Ⅱ),연구알굴산결구삼수교호작용대견인조력、송토효과화괴근최대유효응력적영향규률급대알굴산결구삼수진행우화.결과표명,소건립적우합계산모형괄용우알굴작업시토양산생대변형적수치모의연구.토양피산첨태기,산생만절、전절파렬시토양소송적주요원인；재알굴송토과정중,괴근수토양제압산생만곡변형.대적입토각화소적익장각조합、대적입토각화대적산관조합、대적산관화소적익장각조합,송토정도대,단소적입토각화소적산관조합、대적익장각화소적산관조합,견인조력소,차대적익장각화소적산관조합,괴근최대유효응력소；알굴산결구삼수적우조합여하:입토각위28°,익장각위64°,산관위38 cm,기송토정도위20.83 mm,견인조력위8641N.