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圆锥指数仪贯入沙土过程的三维离散元法模拟

农业机械学报 2012年第7期43卷 63-68页

作者：李艳洁刘翼晨林剑辉徐泳北京林业大学工学院北京100083 中国农业大学理学院北京100083

在圆锥指数仪贯入沙土试验的基础上,建立了半圆柱形沙土料床的三维数值模型,利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土过程进行了模拟,讨论了圆锥指数的主要影响因素及其影响规律。研究结果表明:贯入圆锥的铅垂方向阻力、圆锥指数及半圆柱形料... 详细信息

在圆锥指数仪贯入沙土试验的基础上,建立了半圆柱形沙土料床的三维数值模型,利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土过程进行了模拟,讨论了圆锥指数的主要影响因素及其影响规律。研究结果表明:贯入圆锥的铅垂方向阻力、圆锥指数及半圆柱形料床侧壁的正压力均随着贯入深度的增加而增大,且形状窄、粒径大的料床圆锥指数明显大于形状宽、粒径小的料床;贯入后的大颗粒料床侧壁正压力明显大于小颗粒料床;当圆锥贯入速度大于0.2 m/s时,圆锥指数才明显增大,此时贯入过程已经对料床产生较强的冲击效应。最后,把贯入后的料床根据颗粒的位移划分为4个区域,可以直观地判断出贯入过程的影响范围,为实地测量土壤坚实度时取样点间距的选取提供了理论依据。

关键词：沙土圆锥指数仪离散元法三维模拟

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阿拉尔耕地沙土与65Mn摩擦行为的研究

表面技术 2024年第7期53卷 85-95页

作者：姚强韩晓蕊郭展宏潘鹏张有强塔里木大学机械电气化工程学院新疆阿拉尔843300 新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室新疆阿拉尔843300

目的探究阿拉尔耕地沙土与65Mn的摩擦学行为,为高速犁结构设计、优化和材料选择提供理论基础。方法采用摩擦磨损试验机,选择土壤含水率、平均粒径、载荷、转速和摩擦时间等5个参数进行单因素多水平试验,研究沙土对65Mn的摩擦行为,并对... 详细信息

目的探究阿拉尔耕地沙土与65Mn的摩擦学行为,为高速犁结构设计、优化和材料选择提供理论基础。方法采用摩擦磨损试验机,选择土壤含水率、平均粒径、载荷、转速和摩擦时间等5个参数进行单因素多水平试验,研究沙土对65Mn的摩擦行为,并对各因素水平下金属磨损形貌进行分析。结果随着含水率的增加,土壤黏附力和润滑水膜的厚度增大,摩擦因数减小,磨损量呈二阶抛物线规律;随着平均粒径的增加,微观接触面积减小,摩擦因数、磨损量与粒径呈负相关;随着载荷的增加,磨料挤压嵌入金属表面,使得微观切削量增加,摩擦因数呈小幅上升趋势,磨损量呈大幅上升趋势;随着转速的增加,摩擦因数、磨损量变化较缓和;随着摩擦时间的增加,因热量的累积,摩擦因数和磨损量呈上升趋势,土壤与金属的摩擦逐渐演变为土壤之间的摩擦。分析磨损形貌发现,65Mn金属磨损表面始终伴随着磨料磨损造成的犁沟、疲劳和剥落,还发现了腐蚀磨损造成的裂纹,表面金属材料被腐蚀成金属盐结晶体,2种形式的磨损交互影响,加剧了65Mn的磨损。结论方差分析表明,与土壤含水率、载荷、转速相比,平均粒径和摩擦时间对沙土与65Mn的摩擦因数的影响较大,平均粒径对65Mn的磨损的影响最大。

关键词：沙土 65Mn 摩擦因数磨料磨损单因素方差分析

机器人单足系统-沙土塑性接触力学建模及验证

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机器人 2019年第4期41卷 473-482,506页

作者：杨传潇丁亮唐德威高海波邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

为了更好地实现足式移动机器人在柔软流动性地面的仿真以及反馈控制,提出了机器人单足系统与沙土(柔性地面环境)接触力学的模型.该模型讨论并继承了部分经典土力学中极限承载力理论的假设条件,并加以拓展和深化,分别建立了机器人硬质足... 详细信息

为了更好地实现足式移动机器人在柔软流动性地面的仿真以及反馈控制,提出了机器人单足系统与沙土(柔性地面环境)接触力学的模型.该模型讨论并继承了部分经典土力学中极限承载力理论的假设条件,并加以拓展和深化,分别建立了机器人硬质足、柔性足与沙土环境的接触力学模型.与其他模型相比,该模型充分考虑了接触面和滑裂面的外形特征,且参数均为常用已测物理参数而不需要在线的辨识过程.设计、加工并搭建了机器人单足式移动平台,完成了单足系统移动平台与沙土环境准静态和动态冲击状态下的相互作用实验.实验和仿真预测结果的对比表明,预测结果与样本数据结果的总误差为8.97%,验证了塑性接触力学模型的准确性和预测足地接触变形时力学行为的有效性.

关键词：塑性接触力学机器人单足系统硬质足柔性足沙土

PAM与粉煤灰改良沙土中重金属的迁移和富集规律

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农业机械学报 2013年第7期44卷 83-89页

作者：赵智唐泽军杨凯刘景奇许理中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 悉尼大学农业与环境学院

探讨复合施用聚丙烯酰胺(PAM)和粉煤灰改良沙土时,重金属(以Cr、As、Ni为例)在土壤、植物当中的运移规律,以及PAM在粉煤灰改良土壤中对重金属运移规律的影响。采取田间小区试验的方法,设计3种PAM施用量(0、60和120 mg/kg)和4种粉煤灰施... 详细信息

探讨复合施用聚丙烯酰胺(PAM)和粉煤灰改良沙土时,重金属(以Cr、As、Ni为例)在土壤、植物当中的运移规律,以及PAM在粉煤灰改良土壤中对重金属运移规律的影响。采取田间小区试验的方法,设计3种PAM施用量(0、60和120 mg/kg)和4种粉煤灰施用量(0、5%、10%和15%),其中不添加PAM和粉煤灰的处理为对照。试验结果表明:添加粉煤灰后,表层沙土当中Cr、Ni元素含量增加,而粉煤灰施用量为15%时As元素含量减少。在粉煤灰改良土壤中添加PAM能够将更多重金属固定在土壤表层,从而抑制重金属的淋洗,同时减少玉米对Cr、As、Ni的吸收。

关键词：粉煤灰聚丙烯酰胺重金属玉米沙土富集

天然钠基膨润土菌渣复合材料对提高沙土保水保肥效应的影响

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农业工程学报 2020年第23期36卷 99-108页

作者：王瑛王梅苏金娟高林荣文文焦雅琳刘津岐张俊逸楚光明石河子大学农学院石河子832000

中国西北地区沙漠边缘地带存在干旱缺水、土壤沙化程度高、漏水漏肥严重等问题,严重影响了植物正常生长,制约了农业和林果业可持续发展。该研究探究天然钠基膨润土菌渣复合材料对沙土保水保肥性能的影响。通过室内模拟试验,采用茶袋法... 详细信息

中国西北地区沙漠边缘地带存在干旱缺水、土壤沙化程度高、漏水漏肥严重等问题,严重影响了植物正常生长,制约了农业和林果业可持续发展。该研究探究天然钠基膨润土菌渣复合材料对沙土保水保肥性能的影响。通过室内模拟试验,采用茶袋法及土柱模拟法,研究不同用量膨润土P(3%、5%、7%、9%),不同膨润土菌渣复合材料JF(膨润土+菌渣+腐植酸)、JA(膨润土+菌渣+氨基酸)、JN(膨润土+菌渣+牛粪)及不同主材比例(膨润土与菌渣比分别为1:2、1:2.5、1:3、1:3.5)对改善沙土漏水漏肥的效果。结果表明,JF、JA及JN组处理较P组处理可更大程度地提高沙土吸水倍数及持水性能;土柱淋溶条件下,P组处理可明显降低沙土水分累积渗漏量达18.00%~26.17%,氮素累积渗漏量达11.58%~27.22%,钾素累积渗漏量达2.82%~7.78%;JF1、JA1及JN1处理可明显降低沙土水分累积渗漏量达25.53%~30.31%,氮素累积渗漏量达25.66%~32.36%,钾素累积渗漏量达6.35%~10.73%),其中JF1处理降幅最大,且当膨润土用量为菌渣用量的一半,辅材为腐植酸时效果最佳,这也反映出菌渣及腐植酸的添加对膨润土提高沙土保水保肥性能具有明显的促进作用。试验表明在沙土中添加钠基膨润土菌渣复合材料可提高沙土保水保肥性能,特别是在减少氮素淋溶损失方面具有良好效果,研究结果能够为西北风沙区生态修复及乡村振兴提供策略和依据。

关键词：土壤氮渗漏天然钠基膨润土菌渣沙土土柱模拟保水保肥

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离散元模拟中沙土参数标定方法研究

农业机械学报 2017年第3期48卷 49-56页

作者：张锐韩佃雷吉巧丽何远李建桥吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022

农业机械与土壤相互作用仿真时,选用颗粒相互作用参数的准确度将直接影响仿真结果。本文提出一种通过试验与模拟相结合系统地标定沙土颗粒相互作用参数的方法。通过堆积角测试装置、三轴剪切试验仪、图像颗粒分析系统等设备测量计算沙... 详细信息

农业机械与土壤相互作用仿真时,选用颗粒相互作用参数的准确度将直接影响仿真结果。本文提出一种通过试验与模拟相结合系统地标定沙土颗粒相互作用参数的方法。通过堆积角测试装置、三轴剪切试验仪、图像颗粒分析系统等设备测量计算沙土的堆积角、剪切模量、粒径分布和外观形貌等参数,为颗粒或工厂建模提供参考。使用标准球和非标准球对沙土颗粒的碰撞恢复因数、静摩擦因数、滚动摩擦因数进行标定。研究不同质量和不同标定方法(抽板法和漏斗法)是否对堆积角产生影响。模拟结果表明,选用标准球标定时,碰撞恢复因数是0.15,静摩擦因数是0.8,滚动摩擦因数是0.2,抽板法得到的堆积角是33.99°,相对误差是4.74%;漏斗法得到的堆积角是33.59°,相对误差是3.51%。同时,选用非标准球进行标定时,碰撞恢复因数是0.15,静摩擦因数是0.2,滚动摩擦因数是0.3,抽板法得到的堆积角是32.06°,相对误差是1.20%。由此看出,颗粒外观形貌对颗粒间静摩擦因数影响相对较大。

关键词：沙土参数标定离散元数值模拟

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用热管技术增大夜晚沙土降温幅度的实验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第7期35卷 82-84,88页

作者：陈良才李俊文华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

进行了热管增大沙土降温幅度的实验.实验中使沙土温度高于大气温度,测量了随时间推移沙土的自然降温曲线和插入热管后沙土的强制降温曲线.实验分若干组:测同一沙层不同半径处沙土温度,测同一半径不同沙层处沙土温度,改变热管根数测沙土... 详细信息

进行了热管增大沙土降温幅度的实验.实验中使沙土温度高于大气温度,测量了随时间推移沙土的自然降温曲线和插入热管后沙土的强制降温曲线.实验分若干组:测同一沙层不同半径处沙土温度,测同一半径不同沙层处沙土温度,改变热管根数测沙土温度.实验结果表明:当入夜后大气温度低于沙土温度时,热管可以增大沙土降温幅度,从而使利用热管减缓沙土中的水分蒸发成为可能.

关键词：热管沙土降温幅度

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沙土不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响

环境科学学报 2013年第2期33卷 594-601页

作者：王而力王嗣淇王道涵辽宁工程技术大学环境科学与工程学院阜新123000

采用平衡吸附法研究了沙土不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沙土对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量Qm和吸附分配系数K分别只能达到原样的38.41%和7.42%,说明有机矿质复合体是影响磷在沙土上吸附特征的... 详细信息

采用平衡吸附法研究了沙土不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沙土对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量Qm和吸附分配系数K分别只能达到原样的38.41%和7.42%,说明有机矿质复合体是影响磷在沙土上吸附特征的主要因素;钙键有机矿质复合体的碳标化饱和吸附量为388.35mg·kg-1,相当于原样的1.51倍,在其所形成的有机矿质复合体中存在着孔隙填充方式的磷吸附;铁铝键有机矿质复合体在对磷吸附中发挥着重要作用,其碳标化饱和吸附量可达500.23mg·kg-1,相当于原样的1.93倍,其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在铁铝氧化物及水化氧化物对磷的配位吸附.因此,考查土壤对磷的吸附能力时不仅要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的复合形态,它也是影响土壤对磷吸附特征的重要因素.以原样的磷饱和吸附量为基准,钙键有机矿质复合体和铁铝键有机矿质复合体携载的吸附态磷可分别按原样的1.51和1.93倍进行估算.

关键词：沙土有机矿质复合体磷吸附碳标化吸附分配系数碳标化饱和吸附量

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沙土不同粒级微团聚体可解吸态磷释放通量

环境科学学报 2013年第9期33卷 2597-2604页

作者：王而力王嗣淇郑景华辽宁工程技术大学环境科学与工程学院阜新123000

流失的水土是污染物的重要载体,为了估算随水土流失的沙土中可解吸态磷对上覆水体的影响,采用平衡解吸法研究了沙土不同粒级微团聚体可解吸态磷的释放通量.结果表明,不同粒级沙土微团体吸附态磷的解吸比例为黏粒(0.21)<粉粒(0.29)<细砂(... 详细信息

流失的水土是污染物的重要载体,为了估算随水土流失的沙土中可解吸态磷对上覆水体的影响,采用平衡解吸法研究了沙土不同粒级微团聚体可解吸态磷的释放通量.结果表明,不同粒级沙土微团体吸附态磷的解吸比例为黏粒(0.21)沙土黏粒和粉粒级微团聚体携载的可解吸态磷对上覆水体的释放通量可分别按(99.52±3.54)mg·kg-1和(72.48±2.62)mg·kg-1进行估算.

关键词：沙土微团聚体粒级磷最大解吸量解吸比例解吸迟滞性指数释放通量