土壤采样器刃部结构优化设计有限元分析.pdf

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1、酿穷与分析·机械研究与应用·土壤采样器刃部结构优化设计有限元分析王尚，赵新(1．广东交通职业技术学院，广东广州510650；2．华南农业大学，广东广州51O650)摘要：土壤采样是精准农业体系中的重要组成部分。设计了借助有限元软件ABAQUS建立了2种典型的能反映采样器刃部结构形式的土体模型，研究分析了土壤采样器压入对土体产生的扰动影响，土壤采样器结构对压入过程中土体单元的应变的影响，对提高采样质量、压入效率、优化土壤采样器设计具有实际意义。关键词：土壤采样；采样筒；压入效率；ABAQUS中图分类号：s221

2、文献标识码：A文章编号：1007—4414(2012)O1—0o23一o4nniteelementanalysisforoptimumdesignofsoilsampleredgestructureWangShang．ZhaoXin(1．Guangdongcommunicationpolytechnic，GuangdongGuangzhou510642，China；2．SouthChinaagriculturaluniversity，GuangdoagGuangzhou510642，China)Abstrac

3、t：Soilsamplingistheimportantconstitutepartofexactagnculturesystem．Inthispaper，twotypicalmodelsofstra—turnarebuiltwithsoftwareABAQUS．Itisresearchedthatthedisturbeffectiveofsoilsamplingimplementpressingintosoilandstraininfluenceofsoilunitchangemadebysoilsampl

4、ingimplementstructure，whichisveryimportantforthesoilqualityandhastherealmeaningforoptimizationofthesamplingimplementdesign．Keywords：soilsample；samplingimplement；soilmovement；ABAQUS1引言作用力来实现，根据采样过程中采样器所受到的力设土壤采样是精准农业体系中的重要组成部分。计出行程范围适宜的液压缸。液压缸的活塞杆通过土壤样品，一般是通

5、过将在冲击力或压力作用下压人螺纹与支撑采样器的支板连接起来，配以不同长度的土壤中的采样器抽取出来获取，采样器能否取出样采样器可完成不同深度的土壤采样。导向装置是燕品、能否保持土壤原状直接影响了土壤采样的结果。尾槽导轨，保证采样器在采样过程中沿着与导轨平行故采样器的设计，采样过程中土壤的受力及扰动程度方向上下移动，防止偏斜。直接影响了取得的土样质量。因此，研究分析土壤采样器压人对土体产生的扰动影响，土壤采样器刃部结构对提高采样质量、压人效率、优化土壤采样器设计具有实际意义。笔者运用有限元软件ABAQUS建立了2

6、种典型的能反映采样器刃部结构形式的土体模型，在施加相同载荷和约束条件的前提下，得到了各模型中的应变场分布图，根据有限元结果分析了采样器刃部结构形式对样品采取率、采样压人效率的影响规律，为土壤采样器优化设计提供了一些参考。图1土壤采样装置的整体结构总装配图2工作原理1．机架2．液压缸3．上后顶杆4．顶杆5．压球根据土壤采样基本特点和要求，以拖拉机为车载6．燕尾糟7．下后顶杆8．后滑块9．压杆体，设计了土壤采样装置，主要由以下几部分构成：采样装置、导向装置、液压装置、支撑装置H。土壤采3采样器刃口对采样质量和采样

7、压入效率的样装置的整体结构总装配图如图1所示。土壤采样潜在影响装置通过两个支架固定在拖拉机尾部，土壤采样器套对于农田采样，采样器的筒壁厚是影响采样质量在支板上，支板与滑块板配合，可在滑块板的燕尾槽和采样压入效率的一个重要因素。在采样筒刃部形上自由上下移动。采样器的上下移动靠液压系统的状和外径相同的前提下，获得相同的采样深度，筒壁·基金项目：水稻精准作业系统示范(863重大项目)收稿日期：2011—11-12作者简介：王尚(1984-)，女，广东梅州人，硕士，助教，研究方向：车辆工程。·23·研夯与分析·机械研

8、究与应用·厚越大(面积比也越大)，需要推挤开的土体体积越土体模型。文中采样筒外径设计为51mm，采样筒最大，这不仅要消耗更多的采样能量和时间，同时随着大人土深度设计为200mm，所建的土体模型水平方被推挤开的土体体积的增加，受扰动的土体范围增向尺寸为宽度为200mm，垂直方向尺寸为高度400大，这些都会给采样带来不利影响，会造成样品采取mm。2种模型所反映的采样器刃部结构形式和尺寸率低、采样压人效率