تعیین تغییرات انرژی لازمه خاک ورزی با افزایش تراکم خاک به روش المان مجزا

برهم کنش بین خاک و ماشین چالشی اساسی برای محققان، توسعه دهندگان، سازندگان و طراحان ماشین های کشاورزی است. تعیین و ارزیابی نیرو های وارد بر ادوات خاک ورزی نیاز به آزمایش های مزرعه ای گسترده ای است که هزینه های زیاد لازم بوده و وقت زیادی صرف می گردد. برای کمک به حل این موضوع روش های حل عددی می-تواند نقش موثری ایفا نماید. در این تحقیق آزمایس هایی در داخل مخزن خاک به و سیله تیغه زیر شکن مرسوم در عمق 2/14سانتی متر با سرعت 1 متر بر ثانیه در 5 سطح از تراکم خاک (1100و 1200و 1300و 1400 و 1500کیلو گرم بر متر مکعب) انجام گرفت. آزمایش ها بر پایه طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام شد. نیروی مقاوم کششی لازمه و سرعت پیشروی تیغه در خاک اندازه گیری شد. آنالیز واریانس نشان داد که تراکم اثر معنی داری روی نیروی مقاوم کششی لازمه داشت و با افزایش تراکم خاک نیروی مقاوم کششی لازمه افزایش یافت. برای مدلسازی تیغه در خاک از روش المان مجزا و نرم افزار pfc3d استفاده شد. مخزن خاک با ابعاد 7/0، 3/0و 27/0متر با استفاده از دیواره ها و ذرات خاک ایجاد شد. پس از فرآیند کالیبراسیون پارامترهای موردنیاز برای مدل تعریف شدند، سپس جرم مخصوص های 1100، 1200، 1300، 1400، 1500 کیلوگرم بر متر مکعب برای خاک اعمال شد. تیغه زیرشکن در نرم افزار 2012solidworks طراحی شد و به برنامه pfc3d منتقل شد. عمق کاری عملیات آزمایشی cm2/14بود. سرعت حرکت m/s 1 به تیغه زیرشکن اعمال و نرم کردن خاک آغاز شد و انرژی مرزی، انرژی جنبشی، انرژی اصطکاکی و انرژی کرنشی از مدل استخراج شد. انرژی مورد نیاز مجموع انرژی های ذکر شده بود. همبستگی خوبی بین انرژی کل بدست آمده از مدل و نتایج آزمایشی مشاهده شد (ضریب همبستگی 69/0). هر دو نتیجه نشان دادند که با افزایش جرم مخصوص خاک انرژی کل مورد نیاز افزایش می یابد.