钻头的压入深度和下探阻力是制约土壤钻机工作性能的重要因素,但由于土壤本身性态错综复杂且存在较大的地区性差异,很难建立统一的土壤本构方程以研究土壤与部件的接触关系。为获取土壤离散元仿真模型的土壤颗粒物理参数及接触参数及其...钻头的压入深度和下探阻力是制约土壤钻机工作性能的重要因素,但由于土壤本身性态错综复杂且存在较大的地区性差异,很难建立统一的土壤本构方程以研究土壤与部件的接触关系。为获取土壤离散元仿真模型的土壤颗粒物理参数及接触参数及其与钻进部件的接触模型,采用仿真与试验结合的方法,对土壤颗粒与钻进部件的接触模型进行标定。引入离散元理论将土壤简化为颗粒聚散物,基于EDEM颗粒Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)模型模拟西咸新区土壤的钻头直推压入过程,并测定其本征参数及其与部件的接触参数,进行离散元仿真模拟。在材料试验机上开展钻头下压实验,获得下压位移-阻力曲线,得到土-钢JKR表面能为3.2 J/m^(2)。提出的土壤颗粒建模方法、标定方法及其所标定的参数值可用于粉壤土钻进探测机械触土部件与土壤相互作用的离散元仿真分析及其结构优化,为土壤钻机与钻头的设计提供一定的指导。展开更多
文摘钻头的压入深度和下探阻力是制约土壤钻机工作性能的重要因素,但由于土壤本身性态错综复杂且存在较大的地区性差异,很难建立统一的土壤本构方程以研究土壤与部件的接触关系。为获取土壤离散元仿真模型的土壤颗粒物理参数及接触参数及其与钻进部件的接触模型,采用仿真与试验结合的方法,对土壤颗粒与钻进部件的接触模型进行标定。引入离散元理论将土壤简化为颗粒聚散物,基于EDEM颗粒Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)模型模拟西咸新区土壤的钻头直推压入过程,并测定其本征参数及其与部件的接触参数,进行离散元仿真模拟。在材料试验机上开展钻头下压实验,获得下压位移-阻力曲线,得到土-钢JKR表面能为3.2 J/m^(2)。提出的土壤颗粒建模方法、标定方法及其所标定的参数值可用于粉壤土钻进探测机械触土部件与土壤相互作用的离散元仿真分析及其结构优化,为土壤钻机与钻头的设计提供一定的指导。
