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小麦气流辅助直线投种装置设计与试验

农业机械学报 2024年第6期55卷 111-120页

作者：王龙宝杨翰瑜王庆杰卢彩云王超何进中国农业大学工学院北京100083 农业农村部保护性耕作农业装备重点实验室北京100083

针对小麦精量匀播作业条件下气流辅助投种装置内部压力梯度变化方向与种子运动方向不一致、造成种子倒流或碰撞、降低粒距稳定性等问题,设计了一种小麦气流辅助直线投种装置。基于气-固两相流数学模型建立CFD-DEM单向耦合仿真模型模拟... 详细信息

针对小麦精量匀播作业条件下气流辅助投种装置内部压力梯度变化方向与种子运动方向不一致、造成种子倒流或碰撞、降低粒距稳定性等问题,设计了一种小麦气流辅助直线投种装置。基于气-固两相流数学模型建立CFD-DEM单向耦合仿真模型模拟投种过程,仿真结果表明:入口气压与管道长度对总压损失及流场压力分布影响显著;投种装置内部流场压力分布均匀,压力梯度变化方向与种子运动方向一致;小麦种子运动轨迹为“直线-曲线-直线”,无倒流与碰撞现象。以入口气压、管道长度、作业速度为试验因素,以粒距变异系数为试验评价指标进行了响应曲面优化试验。试验结果表明:影响粒距变异系数因素的主次顺序为入口气压、作业速度、管道长度;入口气压与管道长度和作业速度均存在交互作用。通过参数优化得到较优参数组合为:入口气压5.1kPa、管道长度24.2cm、作业速度0.11m/s,经土槽试验验证,该条件下粒距变异系数为6.3%,平均粒距为5.3cm,满足小麦精量匀播农艺要求。采用气流辅助直线投种可解决小麦种子倒流与碰撞的问题,从而显著改善播种作业效果,为小麦精量匀播提供技术支撑。

关键词：小麦气流辅助投种装置 CFD-DEM 试验

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塔木素黏土岩蠕变特性试验与理论研究

岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3578-3585页

作者：于洪丹卢琛陈卫忠黄嘉玮李洪辉中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 福建省公路事业发展中心福建福州350004 中国辐射防护研究院山西太原030006

以我国高放废物处置库预选区——塔木素黏土岩为主要研究对象,以前期国内外高放废物地质处置库黏土岩场址评价方相关工作为基础,对复杂条件下塔木素黏土岩的时效响应特征开展系统的试验与理论研究工作。蠕变试验表明:相同围压作用下,偏... 详细信息

以我国高放废物处置库预选区——塔木素黏土岩为主要研究对象,以前期国内外高放废物地质处置库黏土岩场址评价方相关工作为基础,对复杂条件下塔木素黏土岩的时效响应特征开展系统的试验与理论研究工作。蠕变试验表明:相同围压作用下,偏压与塔木素黏土岩蠕变变形呈现正相关;蠕变过程中黏土岩弹性模量呈先增大后减小的趋势;黏土岩蠕变变形是强化作用与结构劣化共同作用的结果。根据塔木素黏土岩蠕变变形特点,引入蠕变硬化变量和蠕变损伤变量,结合Perzyna过应力理论构建蠕变屈服面和蠕变势函数,建立塔木素黏土岩蠕变本构模型;基于大型软件平台ABAQUS,编写UMAT子程序,对理论模型进行数值实现及验证。本文全面系统地揭示高放废物处置环境下塔木素黏土岩蠕变变形规律及变形机制,为我国黏土岩高放废物地质处置库的安全性、可行性及适宜性评价提供重要理论依据,研究工作对我国核工业的发展和长期安全具有重要的实用价值。

关键词：土力学塔木素黏土岩高放废物地质处置蠕变试验理论

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电驱式青贮饲料打捆裹膜机设计与试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 564-573页

作者：冯斌张涛梁涛张莹唐兴隆王关平甘肃农业大学机电工程学院兰州730070 重庆市农业科学院重庆401329

针对青贮饲料打捆、裹膜作业环节分离和配套动力大等问题,设计了一款电驱式青贮饲料打捆裹膜机。通过分析整机工作原理和核心部件作业过程,确定了上料与打捆装置动力、输送带线速度、打捆腔室撑开角、裹膜2~3层所需时间等主要参数,并进... 详细信息

针对青贮饲料打捆、裹膜作业环节分离和配套动力大等问题,设计了一款电驱式青贮饲料打捆裹膜机。通过分析整机工作原理和核心部件作业过程,确定了上料与打捆装置动力、输送带线速度、打捆腔室撑开角、裹膜2~3层所需时间等主要参数,并进行了机架满载可靠性模拟和整机打捆裹膜性能试验。结果表明:机架在满载工况下最大应力为116.4 MPa,最大变形量为0.71 mm,满足材料力学性能;样机成捆率为97.8%,规则捆率高达100%,草捆密度为148.2~162.5 kg/m^(3),草捆抗摔率为84.0%。整机运行平稳可靠、振动小,草捆抗摔率较低的原因为秸秆过于均匀且短小,以及缠线不完全,后期可在粉碎处理和缠线机构进行优化。

关键词：农业机械青贮饲料缠线机构打捆裹膜有限元试验

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滩涂土壤离散元接触模型优化与现场铲削试验

农业工程学报 2024年第8期40卷 107-115页

作者：梁喜凤胡泽郑立文王永维中国计量大学机电工程学院杭州310000 朝阳师范高等专科学校朝阳122000 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310000

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moist elasto-pla... 详细信息

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moist elasto-plastic adhesion,MEPA)模型。通过模拟活塞拔出试验,结合Plackett-Burman试验筛选出影响标定指标的显著参数,完成接触模型参数标定。搭建了铲削试验平台进行现场铲削试验,对比分析了MEPA模型、JKR模型、EEPA模型以及Bonding模型的土壤特性表征效果。试验结果表明,在铲削阻力方面,MEPA模型较JKR模型、EEPA模型和Bonding模型的仿真精度分别提升约65.957%、74.206%和59.326%;相较于现场试验结果,MEPA模型的堆积厚度与侧边距相对误差分别为5.598%和6.362%,两者均保持在10%以内,能够较好地模拟滩涂土壤,对滩涂工作装置的工况模拟和优化设计具有重要意义。

关键词：土壤模型试验离散元法 EDEM二次开发铲削阻力

基于玻璃化转变的稻谷干燥变温控制系统设计与试验

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农业工程学报 2024年第6期40卷 29-39页

作者：车刚杨潇鹏王洪超万霖董永忠陈正发潘衡黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室大庆163319 黑龙江省北大荒米业集团有限公司哈尔滨150090

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之... 详细信息

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之间的控制模型并通过最小二乘法辨识模型参数。利用遗传算法对模糊隶属度函数进行优化,目标函数值迭代至0.118收敛,寻得最优幅宽。在Simulink仿真试验中,稻谷温度设定为42℃时,模糊PID控制的响应时间为66.43 s,且超调量为3.600%,优化后的模糊PID控制响应时间为37.06 s,且超调量为0.120%;在150 s加入5 s的外部信号干扰,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少4.19 s且超调量减小0.050%;在稳态时输入升温信号,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少16.79 s且超调量低0.338%。利用自主研制的干燥试验台进行变温试验,在变温响应试验中,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制在目标温度和梯度升温调节时间中分别缩短了37.56 s和18.63 s;在温度稳定性试验中,稻谷温度变化范围为41.9~42.1℃,平均相对误差小于0.4%,变异系数小于0.5%;在建三江国家农业高新技术示范区浓江农场进行生产性验证,优化后的模糊PID控制系统响应时间小于30 s,稳态温度误差在±0.15℃,平均相对误差小于0.5%。测试数据表明变温干燥控制系统性能稳定,满足实际干燥作业的生产工艺需求。

关键词：设计试验玻璃化转变稻谷变温干燥模糊PID控制

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接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟

兵工学报 2024年第1期45卷 144-155页

作者：康耕新颜海春张亚栋刘明君郝礼楷陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心江苏南京211189 陆军工程大学野战工程学院江苏南京210007

为研究混凝土墩在炸药接触爆炸作用下的破坏效应,分别采用K&C模型、HJC模型、RHT模型和Kong-Fang模型对混凝土墩体的破坏效果进行数值模拟,讨论破坏形态、裂缝数量、块体数量、芯部残高和侧面残高的变化并与试验对比。研究结果表明,4种... 详细信息

为研究混凝土墩在炸药接触爆炸作用下的破坏效应,分别采用K&C模型、HJC模型、RHT模型和Kong-Fang模型对混凝土墩体的破坏效果进行数值模拟,讨论破坏形态、裂缝数量、块体数量、芯部残高和侧面残高的变化并与试验对比。研究结果表明,4种模型都能有效地预测混凝土墩体的破坏形态:在顶部集团装药爆炸作用下,混凝土墩体上半部分和下半部分表现为不同的破坏形式,上半部分为破碎性破坏,形成大量1~10 cm为主的碎块;下半部分为破裂性破坏,开裂为有限数量的块体;其中Kong-Fang模型能够更加可靠地预测破裂区块体的数量和残高。残留块体破坏特征参数随装药量的变化的研究结果表明,随着装药量从1.0 kg增加到4.5 kg,块体的数量增加到25,块体底面尺寸由40 cm减小为15 cm,约为混凝土底边尺寸的1/5~1/25;装药量从1.0 kg增加到3.5 kg时芯部残高及侧面残高减小较快,在装药量增加到4.0 kg后,分别稳定在40 cm及28 cm左右处,不再明显变化。基于以上研究结果,拟合了块体数量、芯部残高及侧面残高随装药量的变化公式,为有效实施混凝土墩体爆破作业提供了参考。

关键词：混凝土墩顶部爆炸破坏效应数值模拟试验

4KHZ-330型食葵联合收获机设计与试验

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农业工程学报 2024年第7期40卷 61-71页

作者：连国党宗望远刘羊马丽娜魏鑫鑫周国辉华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070 石河子大学机械电气工程学院石河子832000 石家庄金箭机械设备制造有限公司石家庄052160

针对食葵机械化收获水平低、损失大、含杂率高及籽粒破损严重等现状,该研究根据成熟期食葵生物特性,在传统联合收获机结构基础上设计一种4KHZ-330型食葵联合收获机,在割台上增设脱粒装置实现葵盘在割台上脱分,可有效缩短葵盘输送路径,... 详细信息

针对食葵机械化收获水平低、损失大、含杂率高及籽粒破损严重等现状,该研究根据成熟期食葵生物特性,在传统联合收获机结构基础上设计一种4KHZ-330型食葵联合收获机,在割台上增设脱粒装置实现葵盘在割台上脱分,可有效缩短葵盘输送路径,提高清选质量。首先阐述食葵联合收获机的总体设计方案及动力传动模式,并对割脱一体式割台、割台升降机构、清选装置及气力输送装置等关键部件进行设计,确定相关参数。机具配套动力113 kW,工作幅宽为3300 mm,可一次完成食葵切割、脱粒、输送、清选、集籽、集草及卸载等工序。田间试验表明,收获机在低、中、高3种工作档位下,总损失率均低于4.0%,籽粒含杂率均低于5.0%,籽粒破损率均低于2.0%,生产率为0.40~0.85 hm^(2)/h,作业性能指标满足食葵机械化收获标准。作业过程中收获机各关键部件之间运动协调关系平稳,食葵喂入顺畅,工作效率高,可以作为食葵联合收获机使用。

关键词：农业机械试验联合收获机食葵割脱一体式割台

元宇宙环境下玉米免耕播种机作业机组仿真与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 53-62页

作者：万玲胡培钰吴俊杰陈黎卿安徽农业大学工学院合肥230036 安徽省智能农机装备工程研究中心合肥230036

针对玉米免耕播种机研发周期长和研发成本高等问题,本文将元宇宙技术应用于玉米免耕播种机作业机组的仿真试验。基于元宇宙系统架构构建仿真平台,在元宇宙环境下,采用标线法和转换法对虚拟农场中场景进行高度还原,构建沉浸式玉米免耕播... 详细信息

针对玉米免耕播种机研发周期长和研发成本高等问题,本文将元宇宙技术应用于玉米免耕播种机作业机组的仿真试验。基于元宇宙系统架构构建仿真平台,在元宇宙环境下,采用标线法和转换法对虚拟农场中场景进行高度还原,构建沉浸式玉米免耕播种机驾驶平台并进行交互性能测试,验证沉浸式玉米免耕播种机驾驶平台交互性能。在此基础上,在不同行驶速度下进行播种性能仿真试验,当玉米免耕播种作业机组前进速度不断增大时,播种质量整体呈下降趋势,趋势接近实际田间试验结果,株距合格率大于88.52%、重播率小于6.97%、漏播率小于4.51%。试验结果表明,本文设计实现的元宇宙虚拟播种仿真平台能够用于玉米播种试验,对降低玉米免耕播种机研发成本、缩短玉米免耕播种机研发周期具有重要意义。

关键词：玉米免耕播种机作业机组元宇宙仿真试验

开口条件下高速离心机机室流场模拟及试验研究

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 1112-1118页

作者：杨鑫陈红永黎启胜龚志斌宋琼李心耀尹益辉中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621999

为研究离心机机室开口条件下机室内流场特性及开口对风阻功率的影响,首先基于CFD(计算流体力学)方法建立了某离心机机室流场分析模型,针对机室开口状态进行了模拟,对比了风口竖直及倾斜对换热的影响;其次在某高速离心机上开展了流场测... 详细信息

为研究离心机机室开口条件下机室内流场特性及开口对风阻功率的影响,首先基于CFD(计算流体力学)方法建立了某离心机机室流场分析模型,针对机室开口状态进行了模拟,对比了风口竖直及倾斜对换热的影响;其次在某高速离心机上开展了流场测试试验,获得了机室内压力及风速的空间分布,及随离心机转速的变化规律,并对比了圆盘转子与转臂转子的风阻功率差异。研究表明滑移网格技术可用于计算离心机机室内旋转流场,倾斜通风口更有利于机室通风换热,并降低离心机运行的风阻功率;对旋转部件上凹坑等进行整流可有效降低风阻功率;圆盘转子的压差阻力远小于转臂转子。通过合理设计通风口可提高机室换热效率,研究可为高速离心机机室及温控设计提供参考。

关键词：开口机室流场风阻功率模拟试验