甘蔗田间生长受力模型的研究
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螺旋式扶蔗器力学分析及试验研究宋春华【摘要】为了改善4ZZX-48型整秆式甘蔗收割机的扶蔗质量,设计加装了螺旋式扶蔗器.该扶蔗器由拣拾段和输送段2段组成,当螺旋滚筒转动时,螺旋形叶片的转动形成螺旋线,带动倒伏的甘蔗沿着螺旋线作上升运动,实现动力的传送,扶起甘蔗.对该机构进行的力学仿真结果表明,拣拾段甘蔗根部约束力矩最大,甘蔗被从顺倒伏到逆倒伏扶起过程中,螺旋叶片的轴向推力作用显著,在0.8 s时,有突变且达到最大值.甘蔗扶起性能试验结果表明,当扶蔗器拣拾段转速为90 r/min,安装角为5°时,分蔗效果好,扶起时间最短;至输送段,螺旋叶片轴向推力转换为提升力,甘蔗约束力矩减弱,无突变,平稳扶起甘蔗,但扶蔗器输送段转速过慢,螺旋叶片阻碍甘蔗上升,当转速为120 r/min时,对甘蔗的扶起效果最好.%In order to improve the sugarcane quality for the whole stalk of 4ZZX-48 type sugarcane harvester, a spiral sugarcane lifter was designed and installed. It was composed of a picking up unit and a conveying unit. When the spiral drum rotated, the spiral blade rotated to form a spiral line, driving the lodging sugarcane along the spiral line to upward movement. The mechanical simulation results showed that the maximum restraint moment was from the root of sugar cane and the axial thrust of screw blade was increased and reached the maximum at 0.8 s during the picking period of sugarcane. The performance test results indicated that when the sugarcane lifter picked up speed is 90 r/min, the installation angle is 5 degrees, the performance is best for cane dividing with the shortest time of lifting up. During the conveying unit, spiral blade axial thrust into the lifting force to decrease the restriction moment ofsugarcane without mutation and lift up smoothly. If conveying speed is too slow, spiral blade could hinder sugarcane rising. When the conveying speed is 120 r/min, the best performance of lifting was obtained for sugarcane.【期刊名称】《湖南农业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(043)004【总页数】4页(P460-463)【关键词】甘蔗收割机;扶蔗器;螺旋叶片;轴向推力【作者】宋春华【作者单位】广东交通职业技术学院机电工程学院,广东广州 510800【正文语种】中文【中图分类】S225.5+3甘蔗植株高大,纵横交错,成熟期易受台风和季风影响发生倒伏,小型整秆式甘蔗收割机结构简单,体积小,功耗小,使用方便,是丘陵地带甘蔗收割机械的首选[1–3]。
甘蔗地凿式深松犁的受力仿真分析韦丽娇;李明;董学虎;李柏林;李官保;张园【摘要】In allusion to the chisel shaped Sub-soiling plough used in sugarcane land, the static characteristics of two types of plow body arc and column are?compared?and?analyzed under the same stress, and static simula-tion is carried out on the circular arc type Sub-soiling plough in different suspension positions. SolidWorks would be used to study the strength characteristics of Sub-soiling plough from the above two aspects, the anal-ysis results shows that the arc structure has better strength, when the position of the bolt hole is lower, the plough body is less stressed, this provides a reference for the further improvement of Sub-soiling machine used in sugarcane field.%针对在甘蔗地使用的凿式深松犁,对比分析了在相同受力条件下,圆弧式和立柱式两种犁体的静力学特性;同时对圆弧式深松犁在不同悬挂位置进行了静力学仿真。
运用SolidWoks软件从以上两个方面研究深松犁的强度特性,分析发现圆弧式结构强度较好,螺栓孔的位置较低时犁体受力较小,这为进一步完善甘蔗地使用的深松机械提供了参考。
甘蔗生长情况调查和估产方法(广西大学 陆国盈)一、甘蔗生长情况调查甘蔗生长情况调查是甘蔗估产的重要准备工作。
糖厂进行甘蔗长势调查,一是为了掌握当年甘蔗生长情况,为指导蔗区当年的田间管理提供依据;二是逐年积累资料,为今后甘蔗估产提供参考资料。
甘蔗生长情况调查包括苗蘖期、伸长期和成熟前期的长势调查。
(一)苗蘖期调查本期调查从甘蔗出苗开始到分蘖末期结束。
主要掌握甘蔗亩苗数、蔗苗分布均匀程度、蔗苗高度、长势均匀及壮旺程度、甘蔗苗期病虫情况等等。
调查项目包括:总苗数、主苗数、分蘖苗数、分蘖率、枯心苗数、枯心苗率、株高、假茎粗和其他病虫害等。
(1) 总苗数 指某一时期单位面积的总苗数(包括死苗数在内)。
在萌芽末期和分蘖末期各调查1次平均行距(米)平方米平均每米苗数亩)总苗数(苗667/⨯=(2) 主苗数:指由种苗萌发出土的单位面积苗数(包括死苗数在内)。
平均行距(米)平方米平均每米主苗数亩)主苗数(苗667/⨯=(3)分蘖苗数:指由主苗(茎)分生出来的苗数。
分蘖苗数(苗/亩)=总苗数(苗/亩) -主苗数(苗/亩) 总苗数、主苗数和分蘖苗数均包括死苗在内。
(4)分蘖率:指分蘖苗数对主苗数的百分率。
即:100(%)⨯=主苗数分蘖苗数分蘖率(5)枯心苗数:指单位面积的枯心苗数。
平均行距(米)平方米平均每米枯心苗数亩)枯心苗数(苗667/⨯=(6)枯心率:虫害枯心死苗数占总苗数的百分率。
100(%)⨯=总苗数枯心苗数枯心苗率(7)幼苗株高:指植株从地面至最高可见肥厚带的高度。
(8)假茎粗:幼苗地表部分的粗度。
(9)其他病虫害情况:除虫害枯心外,如果还有其他病虫危害,用文字在本栏注明。
将上述调查结果汇总于表1。
各糖厂可根据农务人员的力量进行调查,但是每亩甘蔗苗数必须掌握。
表1:××糖厂××××/××××榨季甘蔗苗蘖期生长情况调查表 苗数单位:苗/亩2、甘蔗伸长期调查本期调查从甘蔗拔节开始至蔗茎伸长基本停止结束。
风作用甘蔗的动力学仿真模型杨㊀望1ꎬ2ꎬ梁㊀磊1ꎬ杨㊀坚1(1.广西大学机械工程学院ꎬ南宁㊀530004ꎻ2.广西蔗糖产业协同创新中心ꎬ南宁㊀530004)摘㊀要:针对目前台风作用甘蔗动力学仿真研究中ꎬ风作用甘蔗的动力学仿真研究匮乏的问题ꎬ对甘蔗进行简化研究ꎬ利用测定的几何参数和CREO三维软件建立甘蔗几何模型ꎬ测定甘蔗物理力学特性参数ꎬ并建立了甘蔗材料模型ꎮ同时ꎬ建立了流场几何模型和材料模型ꎬ采用HyperMesh和LS-PrePost软件分别对甘蔗和流场模型进行网格划分ꎬ并定义边界条件和流固耦合控制参数ꎻ最后ꎬ利用LS-DYNA不可压缩流ICFD求解器和强耦合计算方法ꎬ考虑大涡模拟湍流模型ꎬ实现风与甘蔗的双向流固耦合作用ꎬ并对仿真模型精度进行物理验证ꎮ结果表明:该仿真模型的构建方法合理ꎬ可用于模拟风作用甘蔗的动力学过程ꎬ为台风-甘蔗和自然风-作物流固耦合系统动力学仿真建模提供依据ꎮ关键词:风-甘蔗ꎻ双向流固耦合ꎻICFDꎻ动力学仿真ꎻ大涡模拟中图分类号:S183㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1003-188X(2019)09-0009-060㊀引言我国甘蔗主产区受台风影响ꎬ易出现大面积倒伏和折断ꎬ对甘蔗产量和机械收获造成严重影响ꎬ严重阻碍甘蔗收获机械化的推广和甘蔗种植业的发展[1]ꎮ而目前风作用甘蔗的动力学仿真研究处于起步阶段[2]ꎬ相关研究匮乏ꎬ因此进行风-甘蔗流固耦合动力学仿真研究具有重要意义ꎮ本文研究的风马赫数较低ꎬ属于不可压缩流体ꎬ故采用LS-DYNA不可压缩流ICFD求解器[3]和强耦合计算方法ꎬ建立风-甘蔗流固耦合动力学仿真模型ꎬ并验证其构建方法的可行性ꎮ本研究对台风-甘蔗流固耦合系统动力学仿真研究具有重要意义ꎮ1㊀甘蔗仿真模型1.1㊀甘蔗几何模型甘蔗主要由茎秆㊁蔗叶和根系构成ꎬ本文研究甘蔗与风之间的作用ꎬ不涉及甘蔗根系ꎬ即甘蔗底部采用质量块固定ꎮ甘蔗的结构复杂ꎬ且各部分材料参数差别较大[4]ꎬ因此建模时需要对甘蔗先进行分段ꎬ具体如下:1)将茎秆分为上秆㊁中秆和下秆ꎮ由于上秆直径收稿日期:2018-04-11基金项目:国家自然科学基金项目(51565003)作者简介:杨㊀望(1984-)ꎬ男ꎬ广西合浦人ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ硕士生导师ꎬ(E-mail)yanghope@163.comꎮ通讯作者:杨㊀坚(1957-)ꎬ男ꎬ广西合浦人ꎬ教授ꎬ(E-mail)yangokok@gxu.edu.cnꎮ变化较大ꎬ中下秆直径变化较小ꎬ去除未紧密包裹茎秆的叶鞘后ꎬ茎秆顶部往下到出现第1个蔗节之间为上秆ꎬ剩下的中㊁下秆等分ꎮ2)根据蔗叶所处位置ꎬ对蔗叶进行分类ꎮ茎秆最顶端蔗叶为顶叶ꎬ长在顶叶旁边的两片蔗叶和顶叶为上叶ꎬ其余位于上秆的蔗叶为中叶ꎬ位于茎秆中下秆的蔗叶为下叶ꎮ甘蔗的各段分布如图1所示ꎮ图1㊀甘蔗分段图Fig.1㊀Thefractalofsugarcane在保证计算精度的情况下ꎬ为了便于建模㊁网格划分及减少计算时间ꎬ对甘蔗各部分进行如下适当简化:1)叶片和叶中脉建模时简化为面ꎬ定义单元属性时设定厚度ꎬ如图2所示ꎮ叶鞘需与叶片和叶中脉连接起来ꎬ其剖面与图2(b)类似ꎮ2)顶叶由多张蔗叶包裹一起ꎬ在划分流体网格时ꎬ易出现细小网格ꎬ故在建模时将其简化成一片横截面为半圆的叶ꎮ2019年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第9期3)由图1可知:上秆的叶鞘紧密包裹茎秆ꎬ很难与茎秆分开ꎬ而中㊁下秆的叶鞘相对与茎秆没有那么紧密ꎮ因此ꎬ上秆的蔗叶考虑为通过叶舌与茎秆直接相连ꎬ中㊁下秆的蔗叶考虑为通过叶鞘与茎秆相连ꎬ同时上秆的节间长度取叶舌之间的距离ꎬ中㊁下秆节间取甘蔗节之间距离ꎮ甘蔗叶舌和鞘基直接与茎秆相连ꎬ划分流体网格时易产生小网格ꎬ导致计算时间过长ꎻ而叶舌和鞘基主要起连接作用ꎬ所以建模时把叶舌和鞘基向茎秆外水平延伸一些ꎬ如图3和图4所示ꎮ图2㊀蔗叶剖面对比图Fig.2㊀Comparativepictureofactualandmodelleafsection图3㊀甘蔗叶舌对比图Fig.3㊀Comparisonbetweentheactualandthemodelmiddleleaf图4㊀甘蔗鞘基对比图Fig.5㊀Comparisonbetweentheactualandthemodelbottomleaf4)由图1可知:上秆为新生秆ꎬ蔗节和节间被叶鞘紧密包裹ꎬ蔗节和节间材料参数相近ꎬ所以建模时把上秆的蔗节和节间作为整体建模ꎻ而中㊁下秆的蔗节与节间材料参数差别大ꎬ所以需要建立蔗节ꎬ如图4所示ꎮ甘蔗平躺后ꎬ参考文献[5]的方法测量其几何尺寸ꎬ蔗叶从上到下编号ꎮ蔗叶各部分尺寸示意图及尺寸标注如图5所示ꎮ图5中建模时叶鞘底部包裹茎秆ꎬb3根据茎秆尺寸确定ꎮ由于叶中脉从底端到顶端逐渐变细ꎬ所以只测量叶中脉底端宽fꎬ其厚度取平均2mmꎮ由于叶片厚度变化不大ꎬ取平均0.32mmꎬ叶鞘厚度取平均为1.4mmꎬ其余尺寸如表1所示ꎮ图5㊀蔗叶示意图Fig.5㊀Diagrammaticsketchofsugarcaneleaf表1㊀蔗叶尺寸Table1㊀Sizeofsugarcaneleaf编号b1/mmb2/cmL1/cmL2/cmL3/cme/(ʎ)f/mm1285.560130-30142405.460130-30163425.860130-30154326.060125-150145445.867.5135-170156405.868130-150167285.471.513034150168354.4511353614014㊀㊀上秆顶端直径为20mmꎬ中㊁下秆直径取平均值为30mmꎬ建模时蔗节与茎秆直径一致ꎬ蔗节高取平均为20mmꎬ甘蔗茎秆总高为1.64mꎬ上秆长度为0.74mꎮ茎秆各部分尺寸标注示意图ꎬ如图6所示ꎮ图6㊀甘蔗茎秆示意图Fig.6㊀Diagrammaticsketchofsugarcanestalk2019年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第9期茎秆的节间从上到下编号ꎬ节间长度h如表2所示ꎮ蔗叶与茎秆之间夹角i㊁叶鞘与蔗叶之间夹角j和叶鞘与茎秆之间夹角k如表3所示ꎮ表2㊀甘蔗茎秆节间长度Table2㊀Lengthofeachsegment节间编号h/cm节间编号h/cm12.526.5313.0416.5535.5618.2716.0816.0918.01018.0表3㊀蔗叶与茎秆的角度Table3㊀Angleofleaftosugarcanestalk叶编号i/(ʎ)j/(ʎ)k/(ʎ)10210310420520--630--7-15058-14010㊀㊀通过CREO建立甘蔗三维模型如图7所示ꎮ其中ꎬ甘蔗底部质量块长ˑ宽ˑ高为0.2mˑ0.2mˑ0.2mꎮ图7㊀甘蔗模型Fig.7㊀Sugarcanemodel1.2㊀甘蔗材料模型甘蔗各部材料模型均采用弹塑性材料(MAT_PLASTIC_KINEMATIC)[6-7]ꎬ参考文献[4]材料测试方法ꎬ得甘蔗各部材料参数ꎬ如表4所示ꎮ表4㊀甘蔗各部材料参数Table4㊀Materialparametersofeachpartofsugarcane名称位置密度/kg m-3泊松比弹性模量/MPa屈服应力/MPa叶片上叶887.230.32400.609.76中叶922.850.32456.9014.24下叶968.770.32510.7511.68叶中脉上叶600.100.291271.1711.74中叶600.200.291009.0918.01下叶632.900.29795.2514.62叶鞘494.460.30677.4510.85茎秆上秆839.880.3136.233.71中秆1000.500.3177.619.36下秆1037.680.3178.908.61蔗节中秆994.450.294100.212.17下秆1050.550.294823.282.09㊀㊀甘蔗底部质量块材料模型选用刚体材料(MAT_RIGID)ꎬ其密度为7800kg/m3ꎬ弹性模量为2.0ˑ1011Paꎬ泊松比为0.27ꎮ1.3㊀甘蔗网格划分及约束条件采用HyperMesh软件对甘蔗模型进行网格划分ꎮ甘蔗茎秆和质量块为实体单元ꎬ采用扫掠方法划分为六面体网格ꎬ网格大小取0.02mꎬ甘蔗茎秆和质量块的单元数分别为972和204ꎮ叶片㊁叶中脉㊁叶鞘㊁叶舌㊁鞘基为壳单元ꎬ厚度在单元属性中定义ꎬ采用自由划分ꎬ为四边形和三角形单元混合划分ꎬ网格大小取0.02mꎮ叶片㊁叶中脉㊁叶鞘㊁叶舌和鞘基单元数目分别为1210㊁481㊁114㊁46㊁10ꎮ划分完网格后ꎬ甘蔗各部共节点ꎬ质量块全约束且甘蔗和质量块采用共节点相连ꎬ通过关键字LOAD_BODY_Z对甘蔗施加重力ꎮ2㊀流场仿真模型2.1㊀流场几何模型流场模型为长方体流场ꎬ如图8所示ꎮ其中ꎬ流场2019年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第9期风源竖直平面与甘蔗最大迎风面平行ꎬ距离La为0.5mꎮ流场尺寸LbˑLcˑLd为2.1mˑ3.4mˑ3.4mꎮ图8㊀流场模型Fig.8㊀Fluidmodel2.2㊀流场材料模型空气材料模型采用不可压缩流体材料ICFD_MATꎬ一个标准大气压下ꎬ25ħ的干空气密度为1.184kg/m3ꎬ动力粘度为1.849ˑ10-5Pa sꎮ2.3㊀流场网格划分流场域由风源面Sin㊁出口面Sout㊁自由边界面Sfree-slip和障碍物(甘蔗和质量块)表面Snon-slip构成ꎬ如图8所示ꎮ流场采用流体网格ꎬ风源面㊁出口面㊁自由边界面划分为等边三角形单元ꎬ网格大小为0.1mꎻ同时ꎬ为实现耦合ꎬ流场中甘蔗表面和甘蔗结构网格大小相同ꎬ封闭流场壳单元数目为16883个ꎮ流场体网格通过MESH_VOLUME和MESH_EMBEDSHELL结合流场封闭的边界壳单元ꎬ自动划分为四面体单元ꎮ2.4㊀流场边界条件利用ICFD_BOUNDARY_PRESCRIBED_VEL在流场的入口定义沿X方向风速ꎬ即风源ꎻ流场的出口通过ICFD_BOUNDARY_PRESCRIBED_PRE定义ꎬ流场出口压力为0ꎻ自由边界通过ICFD_BOUNDARY_FREESLIP定义自由滑移面ꎻ甘蔗表面通过ICFD_BOUNDARY_NONSLIP定义流固耦合边界ꎮ3㊀控制参数和风-甘蔗仿真模型甘蔗与风流固耦合采用强耦合的计算方法ꎬ采用CONTROL_IMPLICIT_GENERAL激活隐式求解实现强耦合ꎮ考虑流场中湍流的存在ꎬ采用ICFD_CONTROL_TURBULENCE选取大涡模拟(LES)湍流模型[8]ꎬ通过采用关键字ICFD_CONTROL_FSI控制实现双向流固耦合[9]ꎮ建立的风-甘蔗仿真模型ꎬ如图9所示ꎮ图9㊀风-甘蔗仿真模型Fig.9㊀Wind-sugarcanesimulationmodel4㊀仿真模型验证4.1㊀试验方法及设备通过在仿真模型中加载风源风速后测定茎秆一位置的加速度曲线及记录甘蔗受风作用过程与在物理试验中加载同一风源风速获得的加速度曲线和受风作用过程进行对比ꎬ验证模型的精度ꎮ在无自然风条件下通过工业风扇(桌子垫高45cm)对甘蔗施加风载荷ꎬ扇叶竖直平面与甘蔗最大迎风面平行ꎬ试验过程中采用动态测试仪记录位于茎秆高度83cm处的加速度曲线ꎬ同时采用高速摄像机记录甘蔗的受风作用过程ꎮ图10为验证试验图ꎮ图10㊀验证试验示意图Fig.10㊀Schematicdiagramofverificationtesting在无自然风条件下ꎬ在甘蔗迎风面正前方0.5m处放置自制测风架ꎬ测定风源的剖面风速ꎬ从无风的位置向最大风速中心每间隔20cm水平移动一次ꎬ并2019年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第9期记录每次7个数字测风仪数据ꎻ接着继续水平移动ꎬ一直移动到另一无风位置结束ꎮ试验示意图如图11所示ꎮ图11㊀测风试验示意图Fig.11㊀Schematicdiagramofmeasuringwindspeed试验设备:特强型工业风扇(佛山市德胜电器厂FS850ꎬ扇叶直径为850mmꎬ功率为480W)㊁动态测试仪(东华测试有限公司DH5902ꎬ采样频率50Hz)㊁加速度传感器(东华测试有限公司DH131E)㊁高速摄像机(日本Photron公司FASTCAMMiniUX100)㊁笔记本电脑2台㊁数字测风仪7个(深圳市聚茂源科技有限公司GM8902)㊁自制钢制测风架(由底座和竖直杆组成ꎬ在竖直杆下方往上每间隔30cm放置1个测风仪ꎬ共放置7个测风仪ꎬ底座高37cmꎬ竖直杆高3m)及白色幕布等ꎮ试验地点为广西大学农机实验室ꎬ甘蔗品种为园林17号ꎬ试验时间为2017年7月ꎮ4.2㊀试验结果风源面风速测量时ꎬ测风仪编号按从高到低排列ꎬ如表5所示ꎮ当测风架水平移动距离为65cm时ꎬ测风仪位于风扇中心正前方ꎬ编号7的测风仪距地面高度为67cmꎮ经过对表5中的风速进行平均合并处理ꎬ获得风源面风速ꎮ表5㊀风速测量结果Table5㊀Windspeed测风仪编号风速/m s-1100000000201.020.270.760.450.6200301.562.474.133.631.971.050402.685.796.197.225.122.160501.464.466.055.113.421.140600.291.31.321.520.9800700000000㊀㊀通过加载风源面风速ꎬ仿真计算获得的加速度曲线与物理试验实测曲线进行对比ꎬ如图12所示ꎮ由图12可知:仿真曲线与实测曲线变化趋势一致ꎮ图13为实际甘蔗和仿真甘蔗受风载作用截图ꎮ由图13可知:仿真和实际风作用甘蔗过程较一致ꎮ结果表明:所建立风-甘蔗流固耦合仿真模型构建方法可行ꎬ可用于模拟风作用甘蔗的动力学过程ꎮ图12㊀加速度曲线对比图Fig.12㊀Contrastivediagramofaccelerationcurve图13㊀甘蔗受风作用对比图Fig.13㊀Contrastivediagramofsugarcaneaffectedbywind5㊀结论首先对实际甘蔗进行了简化ꎬ然后测定甘蔗几何参数建立了甘蔗几何模型ꎬ测定了甘蔗材料参数ꎬ建立了甘蔗材料模型ꎮ同时ꎬ建立了流场几何模型ꎬ定义材料参数ꎬ对甘蔗和流场分别网格划分ꎬ并定义边界条件和控制参数进行计算ꎮ最后ꎬ对甘蔗风载仿真模型进行了物理验证ꎬ结果表明:风-甘蔗流固耦合仿真模型构建方法可行ꎬ可以用于模拟风作用甘蔗的动力学过程ꎬ为台风-甘蔗和自然风-作物流固耦合系统仿真提供了依据ꎮ参考文献:[1]㊀韦方志ꎬ韦杰权ꎬ杜国传.甘蔗生产机械化发展现状分2019年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第9期析与对策研究[J].中国农业信息ꎬ2015(22):148-149. [2]㊀FuweiYuanꎬWangYangꎬJianYangꎬetal.Numericalsimu ̄lationofsugarcaneunderwindload[J].IOPConf.Series:MaterialsScienceandEngineeringꎬ2017ꎬ187:12-24. [3]㊀李裕春.ANSYS11.0/LS-DYNA基础理论与工程实践[M].北京:中国水利水电出版社ꎬ2008. [4]㊀杨望ꎬ莫兴漫ꎬ杨坚ꎬ等.易倒伏期甘蔗基本参数的试验研究[J].农机化研究ꎬ2016ꎬ38(12):143-148. [5]㊀黄深闯ꎬ杨望ꎬ杨坚ꎬ等.甘蔗茎秆-蔗叶系统有限元建模方法研究[J].农机化研究ꎬ2018ꎬ40(6):19-23.[6]㊀杨望ꎬ张传利ꎬ杨坚ꎬ等.甘蔗破垄机拨叶圆盘作业过程的动力学仿真[J].农机化研究ꎬ2018ꎬ40(12):30-33ꎬ85. [7]㊀杨望ꎬ杨坚ꎬ刘增汉ꎬ等.入土切割对甘蔗切割影响的仿真试验[J].农业工程学报ꎬ2011ꎬ27(8):150-156. [8]㊀FeizAAꎬOuld-RouisMꎬLauriatG.Largeeddysimulationofturbulentflowinarotatingpipe[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlowꎬ2003ꎬ24(3):412-420. [9]㊀FacundoPD.ReviewandadvancesofcouplingmethodsfortheICFDsolverinLS-DYNA:11thEuropeanLS-DYNAConference[C]//SalzburgꎬAustriaꎬ2017.DynamicSimulationModelofSugarcaneAffectedbyWindYangWang1ꎬ2ꎬLiangLei1ꎬYangJian1(1.CollegeofMechanicalEngineeringꎬGuangxiUniversityꎬNanning530004ꎬChinaꎻ2.GuangxiSugarIndustryCollabo ̄rativeInnovationCenterꎬNanning530004ꎬChina)Abstract:Inviewofthelackofdynamicsimulationresearchonsugarcanecausedbytyphoonꎬthispaperfirstlystudiedthesimplificationofsugarcaneꎬandestablishedthegeometricmodelofsugarcanebyusingthemeasuredgeometricparam ̄etersandCREOsoftware.Thenthephysicalandmechanicalparametersofsugarcaneweremeasuredꎬandthemodelofsugarcanematerialwasestablished.Atthesametimeꎬthegeometricmodelandmaterialmodelofflowfieldwereestab ̄lishedꎬandthenthemodelsofsugarcaneandflowfieldweremeshedbyHyperMeshandLS-PrePostsoftwarerespective ̄ly.Theboundaryconditionsandfluid-structureinteractioncontrolparametersaredefined.FinallyꎬusingtheLS-DYNAincompressibleflowICFDsolverandthestrongcouplingcalculationmethodꎬconsideringthelargeeddysimulationturbu ̄lencemodelꎬthetwo-wayfluid-structureinteractionbetweenwindandsugarcaneisrealized.Theaccuracyofthesimula ̄tionmodelisverifiedphysically.Theresultsshowthatthesimulationmodelisreasonableandcanbeusedtosimulatethedynamicprocessofsugarcaneunderwindactionꎬandprovidethebasisforthesimulationoftyphoon-sugarcaneandnatu ̄ralwind-cropcouplingsystemdynamics.Keywords:wind-sugarcaneꎻtwo-wayfluid-structureinteractionꎻICFDꎻdynamicssimulationꎻlargeeddysimulation2019年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第9期。
栽培技术Zaipeijishu甘蔗高产种植技术与田间管理方式探究黄宁甘蔗不仅是我们日常食用的一种水果食品,同时也在制造糖分的领域之中发挥着非常重要的作用。
文章主要通过甘蔗种植技术与田间管理两方面对目前甘蔗行业的种植管理技术进行分析,为如何更好地全方位提高整个甘蔗行业的进一步发展做出探讨。
1探究甘蔗种植技术与田间管理的重要意义在富宁县,种植甘蔗并且进行相关副产品的加工是其经济来源方式之一,通过采取合理的技术和科学的手段在甘蔗种植以及田间管理方面进行技术上的提升,有效的提高甘蔗的产量,可以促进甘蔗种植地区经济的快速发展。
2甘蔗高产种植技术2.1种的选择在选择甘蔗茎作为种的过程中要根据以下三方面方面的要求来进行筛选:第一,根据大田片选的原则在甘蔗林中选择适宜做种的甘蔗植株;第二,在选择时优先选择品种纯正,并且倒伏情况良好、病虫害较少的植株,甘蔗种的选择过程对于甘蔗产量的提高具有十分重要的影响,所以在进行品种选择时一定要择优而选;第三点,确定好做种的植株后,选择中上部蔗芽饱满的梢头苗作为甘蔗种。
2.2种的处理方式2.2.1晒种这一处理方式并不适用所有的甘蔗种,新鲜的甘蔗梢头苗含水量较高不适宜直接进行下一阶段的处理,需要将这部分梢头苗去除老叶鞘,然后将新叶鞘在地面上进行平铺,只需要半天的晾晒即可结束晒种过程。
2.2.2砍段处理以二芽一段的方式利用锋利的刀刃将甘蔗梢头苗进行平直砍段,在进行砍断过程中要保障甘蔗苗不破裂、伤口平整,在部分稍密的枝头可以按照三芽一段或者五牙一段的方式进行调整。
2.2.3浸种消毒在进行切断处理之后,甘蔗的切口很容易遭到各种病菌的侵入,可能会造成生长过程中发生烂牙、烂种的现象,因此进行必要的消毒活动可以有效地避免甘蔗种苗遭到病毒害的感染。
可以通过喷洒消毒液或者让甘蔗种浸泡10~20分钟以此来达到消毒目的,可以选用50%的多菌灵或者选用托布津1000倍液,除此之外,也可以选择其他适宜的消毒剂。
甘蔗种植技术与田间管理方法探寻【摘要】本文探讨了甘蔗种植技术与田间管理方法的重要性和背景,分析了甘蔗种植技术的综述和种植方法,探讨了甘蔗田间管理方法以及病虫害防治技术。
通过对甘蔗种植技术与田间管理方法的研究,进一步强调了其在甘蔗产业中的重要性,并提出了未来的发展方向。
甘蔗种植技术和田间管理方法的不断优化和创新将有助于提高甘蔗的产量和质量,推动甘蔗产业的可持续发展,为农业生产和农民增收提供重要支持。
【关键词】甘蔗种植技术、田间管理方法、探寻、综述、种植方法、病虫害防治、重要性、发展方向1. 引言1.1 甘蔗种植技术与田间管理方法探寻的重要性甘蔗种植技术与田间管理方法的探寻对于提高甘蔗产量、改善甘蔗质量、降低生产成本具有重要意义。
随着人口的增加和经济的发展,甘蔗作为重要的经济作物,其种植技术和田间管理方法的不断创新和提升,可以帮助农民提高甘蔗产量,增加收入,促进农业结构调整和产业升级。
通过研究甘蔗种植技术和田间管理方法,可以有效解决甘蔗在种植过程中遇到的病虫害问题,减少农药使用量,对环境保护和人类健康也具有积极影响。
深入探究甘蔗种植技术与田间管理方法的重要性不可忽视,对于农业生产的可持续发展和农民收入的提升具有重要意义。
1.2 甘蔗种植技术与田间管理方法探寻的背景随着科学技术的不断进步和农业产业的发展,甘蔗种植技术与田间管理方法也在不断进行改进与探索。
传统的种植技术已经不能满足现代农业生产的需求,因此需要不断地研究和创新。
由于气候变化和生态环境的恶化,甘蔗种植面临着更大的挑战,需要找到更加科学和可持续的种植技术与管理方法。
探寻甘蔗种植技术与田间管理方法的背景具有重要的现实意义和理论意义。
只有深入研究和了解这些技术和方法的发展历程和现状,才能更好地指导甘蔗生产的改进与优化,推动甘蔗产业的健康发展。
2. 正文2.1 甘蔗种植技术的综述在选择种植环境时,甘蔗对光照充足、气温适宜、排水良好的环境要求较高,应选择土壤肥沃、排水良好的地块进行种植。
丘陵红壤蔗区土壤性质时空变异特性和甘蔗生长模型应用的开题报告一、研究背景丘陵红壤蔗区是华南地区主产甘蔗的区域之一,该地区地形起伏较大,土壤类型多样,土壤养分状况复杂,而不同的土壤性质会直接影响甘蔗生长和产量。
因此,研究丘陵红壤蔗区土壤性质时空变异特性和甘蔗生长模型应用的意义重大。
二、研究目的本研究旨在探究丘陵红壤蔗区土壤性质时空变异特性及其对甘蔗生长的影响,从而建立甘蔗生长模型并进行应用。
三、研究内容和方法1. 通过野外取样和实验室分析,探究丘陵红壤蔗区土壤有机质、全氮、全磷、有效钾等关键营养元素含量以及土壤质地、酸碱度等物理化学性质在时空上的变异规律。
2. 结合田间试验数据,分析不同土壤性质对甘蔗生长和产量的影响,建立甘蔗生长模型。
3. 验证模型的可靠性,对模型在不同土壤环境下的适用性进行检验。
四、研究意义1. 可以为丘陵红壤蔗区甘蔗栽培提供科学准确的土壤肥力管理模式。
2. 可以为其他地区类似作物的生长模型建立提供借鉴。
3. 可以对地方政府提出可行的科技支持和行动计划,为推动农业现代化作出贡献。
五、预期成果1. 揭示丘陵红壤蔗区土壤性质时空变异特性。
2. 建立甘蔗生长模型,并对模型进行验证。
3. 提出丘陵红壤蔗区肥力管理模式及优化措施。
六、研究周期本研究计划用时2年,第一年主要进行土壤采样和实验室分析,第二年进行田间试验和模型验证。
七、研究方案和经费预算1. 研究方案:45万人民币。
2. 经费预算:(1)实验室分析费用:15万人民币。
(2)野外调查费用:5万人民币。
(3)田间试验费用:15万人民币。
(4)写作、出版及其它费用:10万人民币。
八、研究人员本研究由教授带领的研究团队完成,总人数不超过5人。
其中,包括1名教授、2名博士研究生和2名硕士研究生。
九、研究进度第一年:野外调查、实验室分析。
第二年:田间试验、模型验证、成果撰写。
十、研究难点丘陵红壤蔗区土壤性质和甘蔗生长的复杂性,是本研究面临的主要难点。
甘蔗高产种植技术与田间管理方式探究1. 引言1.1 甘蔗高产种植技术与田间管理方式探究甘蔗种植技术选址要求是种植甘蔗的第一步,选址要求包括土壤肥力和排水情况等因素。
甘蔗品种选择与繁育是决定产量和品质的关键,选择具有高产性和抗逆性的优良品种对提高甘蔗产量至关重要。
甘蔗施肥技术探究则是保障甘蔗充足的养分供应,以确保高产和高质。
甘蔗病虫害防治技术也是甘蔗种植中不可忽视的一环,科学合理地防治病虫害,可以有效提高甘蔗的产量和质量。
甘蔗田间管理要点则是保证甘蔗生长的良好环境条件,包括甘蔗的密植、定梢、覆土、打药等管理技术。
甘蔗高产种植技术和田间管理方式的研究和实践对于提高甘蔗产量和质量至关重要。
通过不断探索和实践,在保证生态环境安全的前提下,可实现甘蔗高产高效种植,为我国农业生产和经济发展做出积极贡献。
2. 正文2.1 甘蔗种植技术选址要求甘蔗是一种对气候条件和土壤要求较高的农作物,因此在选择种植地点时需要注意以下几点:1. 气候要求:甘蔗生长适温范围在20-30摄氏度之间,湿度要求较高,适宜降水量为1200-1500毫米。
选择气候温暖、湿度适宜的地区种植甘蔗,可以提高产量和质量。
2. 土壤要求:甘蔗生长最适宜的土壤为深厚、肥沃、疏松透气的砂壤土或壤中碳酸盐含量少于5%的壤土。
土壤PH值在6.5-7.5之间,有机质含量高,能保持适宜的土壤湿度。
3. 地形要求:选择平坦或稍有坡度的地势,有利于排水和灌溉,避免积水或干旱对甘蔗生长的影响。
4. 其他要求:种植地点周围要少有其他杂草或杂菜,以免对甘蔗生长造成干扰。
同时要考虑是否有充足的灌溉水源和施肥条件。
选择适宜的气候、土壤和地形条件是甘蔗种植技术的重要一环,只有在选址要求得当的情况下,才能保证甘蔗高产种植技术的顺利实施。
2.2 甘蔗品种选择与繁育甘蔗是一种重要的农作物,选择合适的品种进行种植对于增加产量和提高品质至关重要。
在甘蔗品种选择与繁育方面,首先要根据当地的气候条件、土壤类型和水资源情况选择适合种植的甘蔗品种。
2012年6月农机化研究第6期甘蔗田间生长受力模型的研究宋春华,区颖刚,刘庆庭,王美美(华南农业大学工程学院,广州510642)摘要:根据我国南方丘陵地带甘蔗的田间生长状态,引入水平力的作用分析,构建甘蔗田间生长受力新模型。
结合田间力学测试,获得对甘蔗的作用及影响规律。
利用该模型进行了甘蔗弯曲受力分析,采用s ol i dw0诹s仿真获得了甘蔗根部应力及挠度。
结果表明,随着作用点与甘蔗根部距离的增大,甘蔗根部的最大应力及甘蔗尾部的最大挠度也增大。
关键词:甘蔗;水平力;仿真;应力中图分类号:s566.1;S12文献标识码:A文章编号:1003—1明×(2012)∞—00挖—040引言我国甘蔗主产区多丘陵和季风,甘蔗倒伏严重。
甘蔗的田间生长状态对甘蔗机械化收获的影响很大。
高建民对甘蔗的田间生长状况进行力学性能研究认为,甘蔗与地面之间的约束情况可以近似为一扭簧约束进行模拟,扭转弹性系数为0.33kN r n/(。
),而扭簧约束的方法只能模拟甘蔗在扶起过程中绕某一个轴的转动¨J。
张扬在甘蔗与地面之间添加球支座,模拟甘蔗在空间上的运动,并在球支座上添加橡胶轴套约束用来模拟地面对甘蔗的约束作用,不能全面反应甘蔗的扶起过程旧J。
在国内的公开文献中,涉及到甘蔗田间生长的物理模型大部分都是过简单化旧。
7J。
为此,笔者研究了甘蔗田间生长状态,建立了虚拟物理模型,为建立甘蔗虚拟模型一甘蔗收获虚拟样机作用系统奠定基础。
1甘蔗田间生长的状况分析1.1甘蔗田问生长受力模型试验材料采用湛江广前糖业有限公司实验基地种植的甘蔗,见图1所示。
品种为粤糖128号,为2年生宿根蔗,甘蔗平均中部直径为3.0~3.5咖,甘蔗长度为2.6—3.2m m,行距为1m,甘蔗密度为6一10株/m,湿基含水率为52.56%。
土壤为红土,颗粒状,干燥松软。
收稿日期:20l l—08—01基金项目:国家自然科学基金项目(50875091)作者简介:宋春华(1967一),男,辽宁锦州人,博士研究生,(E—m i l)ca l vi|1330@l26.com。
通讯作者:区颖刚(1947一),男,广州人,教授,博士生导师,(E一—Il ai l) ouyi ng@sc au.e du.c no22图1甘蔗田间生长状态Fig.1G m w t I l8t a t e0f m萨r c姐ei I I t he蹦d研究我国南方丘陵地带的甘蔗田间生长物理模型,引入水平力的作用分析,构建甘蔗田间生长受力新模型,如图2所示。
图2甘蔗田间生长受力模型Fig.2M e ch舶j cal咖)de l of s“gar c肌e gr ow i ng i n t he f ieI d实际上,甘蔗被扶起是一个空间运动的过程,甘蔗主要受垂直方向提升力巳和水平方向水平力以。
因此,甘蔗与地面的约束力矩为%和峨,能将甘蔗受力传递给地面,有一定的弹性以适应甘蔗根部的转动,较为符合实际情况。
1.2甘蔗田间生长约束力矩甘蔗田间生长约束力矩是甘蔗生长受力模型的至关重要因素。
2010年2月25日,笔者在湛江广前糖业有限公司试验地进行试验。
因素试验及水平见表1所示。
表l单因素试验及水平Tab.1T he f a ct o传an d l eve ls0f8i n—e—f hctor ex per i m e nt s扶蔗点位置是影响扶起效果的重要因素。
从试验结果(如图3和图4所示)可知,扶蔗点£。
距离甘蔗根部越近,甘蔗根部的约束力矩耽和肘,越大,所需提升力巴和水平力n越大。
}蚕骚采R疽椒捌崩2550751()0125150竖直高度/M(a)k=200∞255075100125150竖直高度/m(b)L庐300m255075¨10l Z515U竖直高度/m(c)k:400m图3嚷直向力矩%与甘蔗提升高度的关系Fig.3T he I.el at i on0f ver ti c aldi r ect i on t orque肘z∞d I i ning heigII t of gug&r}c∞e23目60主50≥40墨30霾20硬争10*0255075100125150水平位移/m(a)£。
=200m255075100125150水平位移/m(h)L。
230()m m255075100125150水平位移/Ⅲ(c)L。
=400∞图4水平方向力矩肘,与甘蔗水平位移的关系Fi g.4ne陀lal i on0f ver t ic al di fect i伽t orql l e%蚰d l m i ng hei ght0f su gar c ane2甘蔗弯曲受力分析2.1甘蔗的挠度建立甘蔗弯曲受力变形模型,简化模型为受集中载荷作用下的悬臂梁,分析甘蔗应力及挠度。
如图5所示,D A B为甘蔗,D点为甘蔗根部,C点为甘蔗重心,A点为扶蔗点,曰点为甘蔗尾端,%为甘蔗约束,£。
为扶蔗点位置,L。
为甘蔗质心的位置。
”<’图5甘蔗弯曲受力变形模型Fig.5ne bendi ng st瑚s defo肌“on m odel of s u98r;ca ne∞∞们∞∞加0∞舳鲫∞∞mo印∞∞∞∞mo∞∞∞鲫加m 0由材料力学可知,悬臂梁在A 点处的变形由提升力见和甘蔗重力m g 叠加而成。
允为A 点在凡作用下的挠度以。
为A 点在,增作用下的挠度派为A 点在见和甘蔗重力作用下的挠度。
?F zL?J6z 一3E lf :一堕笠.生:一塑垡墨!J 枢一3E l 。
L ,一3EI ,一垦刍:二型。
::刍州’’3E lE 为甘蔗的弹性模量,,为甘蔗的惯性矩。
甘蔗尾部B 点的位移由提升力心和水平水平力以叠加而成。
屯为甘蔗尾端B 点在巴及,增作用下的挠度。
由几何关系得,一丝刍二型。
::刍旦一!墨生:二型。
::生J B z 一3El‘L 。
一3E l同理,在水平方向B 作用下,以为A 点在以作用下的挠度如为甘蔗尾端B 点在R 作用下的挠度;厶为甘蔗尾端在空间的挠度。
.FxL?J 如一3E I,F xL ?LFxL0.LJ8x 一3E I ’L ,一3El{B =、3{0’10一丛至互三亘巫二型3E l2.2甘蔗的应力甘蔗根部D 点受到最大弯曲应力,在切面的弯曲正应力及切应力如图6所示。
_FD口图6甘蔗正应力及切应力Fi g .6D i r ∞t st r 龆s 肌d s II ear 骞协陷80f 蚰肇r ca 舱在巴作用下,D 点受到最大弯曲压应力,E 点受到最大弯曲拉应力,两者数值相等,用60Z 表示。
最大切应力发生在中性轴明上。
丁。
一为甘蔗受B 作用下在中性轴上的最大切应力。
驴警=等4F z。
2”一3。
啊R2在n 作用下,Q 点受到最大弯曲拉应力,F 点受到最大弯曲压应力,两者数值相等,用6。
,表示。
最大切应力发生在中性轴朋上。
下J 。
为甘蔗受B 作用下在中性轴上的最大切应力。
同理可得4F …,.鼢2吾4F z。
“1—3‘霄尺23甘蔗弯曲受力仿真试验24本试验是用s 止dw or ks2008建立甘蔗弯曲受力仿真模型,并对其进行试验分析。
主要是甘蔗在不同作用点上,即在距离甘蔗根部200,300,400m m 的作用点上,对甘蔗x 轴方向和z 轴方向分别施加100N 的作用力,然后进行仿真分析,从而得到甘蔗的挠度分布图与应力分布图。
仿真试验时,甘蔗的各项物理属性分别为:弹性模量为1173N /咖2,泊松比为O .33,抗剪切模量为300N /姗2,密度为0.000438【8J ,热导率0.∞w /mK ,张力强度42N /栅2,如图7所示。
图7甘蔗仿真的物理属性Fi g .7弧e8im u 挑on physi cal at t ri bu 嘧ofs “gar c ar I e甘蔗在s ol i dw or ks2008中的受力弯曲变形仿真模型,如图8所示。
甘蔗在水平向和垂直向挠度的仿真试验结果如图9和图l o 所示。
农机化研究第6期图8廿蔗受力弯曲变形仿真模型F.g.8T he s lr e盼一s tr ain s i m ul at i on m odel of蛐garc帅e(n)L..2220m(b)『.。
2:j00M(c)『,。
24()()m图9甘蔗水平方向巩的挠度分布图Fig.9D e ne ct i佣di s啊b uI I on or sug ar c蚰e i n hor i∞nU di r即“on J『,I(a)k。
200∞(b)k2铷哂_(c)L_24lⅪ∞图10甘蔗竖直方向屹的挠度分布图№.10仉m商蚰d蛐6∞0f删掣嘲m i n v删di I妇舷当n与兄作用于不同的作用点时,甘蔗最大应力发生在甘蔗根部。
甘蔗在水平方向和竖直方向的应力分布如图11和图12所示.(n)f.。
2删lm m(b)L。
2300m(c),.。
24f J O”图l l甘蔗水平向以的应力分布图Fig-】l’11'e s t r e ss di sm bu I j o n of s u吕arc舯e i n h丽∞nt al di r ect i叩ⅣJ(8)L--2∞-(b)k=300_(c)L_=4∞聊图12甘蔗竖直方向屹的应力分布图心.1211Ic岫蛐ti帅0f叫芦吼∞in ve^i cal di嘲t ion如由图l l和图12可知,随着作用点与甘蔗根部距离的增大,甘蔗根部约束力矩增大,甘蔗所受到的最大应力也在增大,并且B作用的应力变化比B作用的稍大。
4结论1)构建了甘蔗田间生长受力新模型。
试验证明水平力起作用。
2)扶蔗点£。
越小,甘蔗根部的约束力矩也和帆越大,所需提升力巴和水平力n越大。
3)随着作用点与甘蔗根部距离的增大,甘蔗根部的最大应力及甘蔗尾部的最大挠度也增大。
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