《基於離散元法的沙土與螺旋式挖坑機鑽頭作用機理研究》是依託北京林業大學，由李艷潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於離散元法的沙土與螺旋式挖坑機鑽頭作用機理研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：李艷潔
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土壤動力學問題一直是學術界研究的熱點問題之一，因其複雜的物理本構非線性而使得許多與此相關的實驗與數值研究進展緩慢。離散元法可以解決鬆散介質的動態問題，可通過粘連力將顆粒單元粘結為固化顆粒群來仿真土壤的本構。本項目將離散元法套用於沙地挖坑問題的研究中，首先通過土力學直剪試驗與離散元三維模擬的對比性分析，標定離散元模型參數，將沙土巨觀物性參數與顆粒微觀參數建立數學聯繫；然後將挖坑機鑽頭作為一種典型的土壤作業機械，通過挖坑試驗與DEM三維數值模擬，綜合分析土壤在螺旋式鑽頭的作用下的動力學行為，及其與鑽頭磨損和振動問題之間的關係。本項目不僅可為土壤動力學的數值研究提供一種新的思路和數值方法，具有方法和理論的創新性，而且，還可以為挖坑機的最佳化設計和節能減排提供理論依據。
結題摘要
該項目利用直剪試驗初步分析了沙土的巨觀參數與離散元模型微觀顆粒參數間的標定關係；將螺旋式鑽頭挖坑和螺旋輸送機作為兩個典型例子來分析顆粒介質與螺旋葉片相互作用的運動特徵及與主要影響因素的關係。通過對螺旋輸送機輸送顆粒物料的實驗及離散元模擬對比研究，初步分析了輸送角度、轉速和顆粒尺寸等對輸送效率的影響規律；而對挖坑實驗的研究，得到了扭矩阻力和鉛垂阻力與土壤物性、鑽頭轉速和直線進給速度等參數之間的關係。本課題還研究了顆粒料床受大顆粒衝擊的動態行為，初步學習的非球形顆粒的離散單元算法會對今後的科研工作提供新思路。
