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秸秆覆盖下土壤耕作非线性动态过程研究

赵吉坤  黄书君  邢蕾  Matthew Yen  
【摘要】:[目的]本文旨在研究秸秆和土壤颗粒从固态到流态转变的非线性运动过程。[方法]推导建立土壤固态-流态转变非线性动态过程本构方程,基于离散单元法(DEM),模拟研究推土板在草颗粒影响下的阻力变化;搭建含秸秆耕作试验平台,建立7、13和19 mm 3种尺寸的秸秆离散元模型。[结果]由于耕作过程改变了其原有土壤的表面形态,耕作后的土壤孔隙比增加,犁后出现明显的浅沟;随着耕作的不断推进,部分颗粒会受到二次切割分离;牵引速度越大,圆盘犁面前缘隆起土颗粒越多,犁面前缘所受土壤的阻力越大,所需牵引力越大;7和19 mm秸秆向两侧位移明显,而13 mm秸秆沿犁面前缘位移明显,该尺寸秸秆与犁面发生二次接触,导致速度变化明显。[结论]耕作过程中秸秆与土壤破碎颗粒均发生复杂的非线性动态运动,物理力学性能发生不同变化,进而影响农机具的牵引功率。

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