مدلسازی برهم کنش بین تیغه قلمی کولتیواتور و خاک به روش اجزاء گسسته (dem)

بررسی برهم کنش بین خاک و ادوات خاک ورز زراعی همیشه برای محققان، توسعه دهندگان و تولیدکنندگان یک مسئله مهم بوده است. آزمایش¬های تجربی بررسی تعامل بین خاک و تیغه بسیار پرهزینه بوده و ممکن است به سرعت¬ها و عمق¬های معینی از برش محدود باشد. مدل¬سازی دقیق برهم کنش خاک و ابزار، می¬تواند کلید اساسی برای بهینه¬سازی طراحی ابزار خاک¬ورز بوده و نیاز به آزمایش¬های مزرعه¬ای پرهزینه را حذف کند و زمان توسعه نمونه اولیه و تحقق آن را کاهش دهد. روش اجزاء گسسته (dem) به عنوان یک ابزار موثر برای شبیه سازی برهم کنش بین خاک و ادوات مورداستفاده قرارگرفته است. در این تحقیق تأثیر سرعت پیشروی و تغییر عمق تیغه خاک ورز و سطوح مختلف تراکم بر مقاومت کششی تیغه قلمی کولتیواتور در دو حالت آزمایشگاهی و شبیه سازی موردمطالعه قرار گرفت. هم چنین رابطه میزان تغییرات خاک در اثر عملیات خاک ورزی به وسیله شاخص مخروطی موردبررسی قرار گرفت. مطالعات تجربی با استفاده از جعبه خاک موجود در کارگاه گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم دانشگاه ارومیه انجام شد. آزمایش ها در پنج سطح سرعت ms-1 ، 0/903، 0/695 ،0/486،0/277 و 1/112 و دو سطح عمق 20cm و 25 و سه سطح تراکم انجام گرفت. تجزیه واریانس آزمایش بررسی تأثیر سرعت و عمق بر مقاومت کششی در قالب طرح آماری فاکتوریل بر پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار، آزمایش تأثیر تراکم بر مقاومت کششی در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی با سه تکرار و مقایسه میانگین ها با استفاده از آزمون کمترین اختلاف معنی دار انجام گرفت. نتایج بیان کننده تأثیر معنی دار سرعت پیشروی و عمق حرکت و تأثیر مستقیم تراکم خاک بر روی مقاومت کششی در سطح احتمال 1% است. هم¬چنین از تجزیه واریانس و نمودار مقایسه میانگین مقادیر شاخص مخروطی، معنی دار بودن نتایج و تأثیر عملیات کولتیواتور زنی بر میزان سست شدن خاک را قابل درک است. با بررسی و مقایسه کل نتایج به دست آمده از آزمایش های تجربی و پیش بینی روش اجزاء گسسته، توانایی و دقت بالای روش اجزاء گسسته در تعیین مقاومت کششی نسبت به روش تجربی دیده می شود. این نظر از ضریب تبیین نمودار مقایسه مقادیر تجربی و مدل¬سازی برای مقاومت کششی در دو عمق 20cm و 25 و سه سطح تراکم به ترتیب 0/966، 0/952 و 0/986بیان گردیده است. با بررسی نتایج تغییرات شاخص مخروطی بعد از حرکت تیغه در خاک، مشاهده گردید که این مقادیر در بازه اندازه گیری (cm 2-30) در هر سه سطح تراکم به مقادیر بازه (60-5) کیلوپاسکال رسیده است. نتایج پیش بینی شده با روش اجزاء گسسته روند قابل قبولی با توجه به روند مقادیر تجربی داشتند. بنابراین، روش اجزاء گسسته یک ابزار مناسب برای مدل سازی برهم کنش بین تیغه و خاک به نظر می رسد.