基于离散元的土壤模型参数标定方法

离散元法(EDEM)建立土壤模型过程中部分土壤颗粒参数直接测量难度较大,若基于间接测量的土壤参数值建立离散元土壤模型进行仿真,导致仿真结果误差较大。本文结合代理模型基本理论,提出一种离散元土壤模型的参数标定及优化方法,步骤如下:根据基本试验测定的参数建立离散元土壤模型;结合堆积角及剪切试验,利用模型仿真进行模型参数敏感性分析;以敏感性参数为变量,以真实试验测量值为目标值构造代理模型;通过高斯-牛顿迭代法进行参数优化。由敏感性分析结果知,代理模型自变量为土壤颗粒半径、颗粒间静摩擦因数及滚动摩擦因数,目标量为土壤堆积角、黏聚力、内摩擦角。以涿州保护性耕作试验站土壤(砂壤土)为原型,经优化建立的土壤模型变量参数值分别为:颗粒半径5.7 mm,颗粒间静摩擦因数0.45,滚动摩擦因数0.21。将建立的离散元土壤模型进行轮胎-土壤相互作用仿真模拟,分析轮胎-土壤接触面最大应力、平均应力,并通过田间试验进行验证,将接触面最大应力值、平均应力的仿真值与实际测量值进行比较,结果表明:虚拟仿真与实测值之间数值差异在5.1%以内,标定优化后的土壤模型能够近似代替真实土壤进行仿真。     

基于离散元的土壤模型参数标定方法

离散元法(EDEM)建立土壤模型过程中部分土壤颗粒参数直接测量难度较大,若基于间接测量的土壤参数值建立离散元土壤模型进行仿真,导致仿真结果误差较大。本文结合代理模型基本理论,提出一种离散元土壤模型的参数标定及优化方法,步骤如下:根据基本试验测定的参数建立离散元土壤模型;结合堆积角及剪切试验,利用模型仿真进行模型参数敏感性分析;以敏感性参数为变量,以真实试验测量值为目标值构造代理模型;通过高斯-牛顿迭代法进行参数优化。由敏感性分析结果知,代理模型自变量为土壤颗粒半径、颗粒间静摩擦因数及滚动摩擦因数,目标量为土壤堆积角、黏聚力、内摩擦角。本文以涿州保护性耕作试验站土壤(砂壤土)为原型,经优化建立的土壤模型变量参数值分别为,颗粒半径为5.7mm,颗粒间静摩擦系数为0.45,滚动摩擦系数为0.21。将建立的离散元土壤模型进行轮胎-土壤相互作用仿真模拟,分析轮胎-土壤接触面最大应力、平均应力,并通过田间试验进行验证,将接触面最大应力值、平均应力的仿真值与实际测量值进行比较,结果表明:虚拟仿真与实测值之间数值差异在5.10%以内,证明标定优化后的土壤模型能够近似代替真实土壤进行仿真。     

基于SPH算法的平面刀土壤切削过程模拟

以我国华北一年两熟区保护性耕作地土壤为原型,利用ANSYS/LS_DYNA对平面刀切削土壤过程进行数值模拟,并通过理论分析和试验,验证SPH算法在模拟平面刀切削土壤过程方面的可行性。结合MAT147土壤材料模型,SPH算法及点-面侵蚀接触,运用ANSYS/LS_DYNA软件对平面刀切削土壤过程进行有限元分析。仿真结果表明,SPH算法能够直观模拟平面刀切削土壤整个过程,最大等效应力为5.851 MPa,主要集中在与平面刀接触的土壤上;平面刀切削全过程表明,土壤所受等效应力波动较小,切削过程比较平稳;稳定切削时切削功耗在10.2 kW附近波动,通过理论和试验验证,仿真切削误差不大于0.05。由此说明SPH算法进行平面刀切削过程的数值模拟是可行的。     

农用机械零件接触面微动裂纹萌生特性的研究

针对微动疲劳对农用机械零件接触面裂纹萌生特性的影响,基于ANSYS软件对机械微动疲劳模型进行有限元分析,采用临界面参数SWT对有限元结果的准确性进行验证,并获得模型桥足宽度对接触状态、接触应力和裂纹萌生位置的影响规律。结果表明,桥足宽度对接触状态影响较大,拉压应力均在滑开交界处发生突变,产生应力集中,导致接触面微动裂纹的产生。且随着桥足宽度的增大,粘着区和滑动区减小而张开区增大,滑开交界和微动裂纹位置均向桥足内侧偏移,为农用机械零件接触面的抗疲劳设计提供参考。     

基于离散元的秸秆-土壤复合体载荷传递研究

针对目前玉米秸秆-土壤混合介质下土壤应力传递特性不明确的问题，以黄淮海麦玉一年两熟区土壤为研究对象，借助离散元仿真软件EDEM中Hertz-Mindlin with JKR接触模型，建立了0、30%、40%、50%含量的秸秆-土壤混合介质离散元模型。以室内平板载荷试验为基础，对建立的秸秆-土壤混合模型进行离散元模拟仿真，通过控制加载板的施加力大小和作用时间记录不同加载状态下4种秸秆含量土壤颗粒的运动规律；同时，对土壤剖面进行分割，取土壤模型的3个不同深度土层，深度分别为40、90、140mm,进一步从仿真的角度揭示秸秆含量对土壤应力传递的影响。仿真结果表明：在秸秆-土壤混合介质中，秸秆通过减小土壤颗粒间接触面积来减小土壤间摩擦力以及改变土壤颗粒的运动方向等方式对土壤应力的传递起到阻碍作用；秸秆的添加会导致应力垂直传递减少，在40mm处各应力值比无秸秆时分别降低了21.7%、52.9%、67.2%;在同一施加力情况下，土壤应力随着作用时间的增加呈先降低后增加趋势，随秸秆含量的增加呈先增加后降低趋势。综合而言，适量的秸秆含量能够显著改善土壤的力学行为，当秸秆还田比例为10%～30%时土壤应...     

土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响

以杨凌区粘壤土和砂壤土区域进行的大田沟灌试验为基础,在假定各灌水沟内部土壤入渗特性和糙率均一的条件下,重点分析各灌水沟之间土壤入渗参数和田面糙率的不同组合对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响,结果表明土壤入渗特性的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较大,在模拟时必须充分考虑;而田面糙率的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较小,可采用田块糙率均值代替各灌水沟的糙率。经实例验证,水流推进过程相对误差为7.28%,灌水效率、灌水均匀度和储水效率模拟值与实测值误差分别为5.74%、6.18%和4.07%,结果表明其模拟效果较好。     

离心机法测定土壤水分特征曲线中的收缩特性

为了探明土壤在离心力作用下的收缩规律,开展了离心机法测定土壤水分特征曲线试验.砂壤土和黏壤土分别设定3个初始容重,以离心机法测定的数据为基础,研究了离心力变化下的土壤收缩规律,并通过van Genuchten-Mualem(VG-M)模型对2种情景模式(考虑容重变化和未考虑容重变化)下所测定的土壤水分特征曲线进行拟合,并以此估算所得的土壤水力特性参数对沟灌二维水分运动特性进行了数值模拟,同时结合室内试验对比分析了参数的合理性.结果表明,离心机转速增大,土壤含水率降低,容重随之增大,当吸力为7 000 cm时,砂壤土和黏壤土的容重分别近于1.81和1.79 g/cm³;基于土壤收缩特征曲线,供试土壤收缩过程可采用三直线模型进行表征,但各收缩段的吸力范围存在差异;与未考虑容重变化所得VG-M模型中的参数值相比,考虑土壤容重变化所得的滞留含水率θ_r和进气吸力值倒数a均增大,但形状系数n均减小;以考虑土壤容重变化所得VG-M参数为基础进行沟灌二维水分运动数值模拟,其入渗水量、湿润锋运移距离(垂直和水平)与实测值的误差绝对值均值分别为5.8%,3.0%和2.6%,较未考虑容重变化时精度分别提高了39.2%,57.2%和52.9%.因此离心机法测定土壤水分特征曲线的过程中需考虑土壤容重的变化,且以此获得的参数能够较为显著地提高数值模拟精度.     

备春耕,选择正确的轮胎

对于农耕作业来说,土壤压实的影响可不仅仅是通过加大深松频度就能解决的.影响土壤压实的3个条件:一是轮胎品类的选择,二是轮胎气压的选择,三是轮胎种类的选择. (1)轮胎品类.斜交线轮胎胎侧僵硬,其工作时由负载产生的变形不能由胎侧完全吸收,胎侧的变形会传递到胎冠.导致胎冠接地面积少且不稳定,牵引力下降,打滑率高,降低车辆工作效率;胎冠与地面产生不必要的横向摩擦,降低使用寿命;油耗高、舒适性差;土壤压实度高,不利于作物生长.     

不同水头压力的微润灌对土壤水盐运移的影响

为探明微润灌对土壤水盐运移的影响,以南疆盐碱土微润灌为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同水头压力(1、1.5、2、2.5 m)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,水头压力较低,水分水平扩散距离较小,土壤湿润区形状明显为椭圆形,随着水头压力的增大,水分水平扩散距离与垂直入渗距离逐渐接近,湿润区形状呈现由椭圆形向圆形转化的趋势;不同水头压力下湿润区位置均表现为在水平方向上以微润带埋设位置为中心,呈左右对称关系;垂直方向上土壤湿润区主要集中在微润带以下位置;提高水头压力,可以有效增大土壤湿润区面积及湿润体内土壤含水率;不同水头压力下均表现为以微润带为中心,形成土壤脱盐区,土壤盐分聚集在湿润锋附近;低水头处理,湿润区内土壤得不到有效淋洗,土壤脱盐区面积较小及脱盐率相对较低;高水头处理,盐分随水分运移至表层和深层土壤,扩大了土壤脱盐区面积,并且提高了土壤脱盐率,水头压力越高,该现象越明显。     

基于水分胁迫系数的枣树园土壤含水率估算

为了实现黄土高原地区滴灌条件下枣树园土壤含水率的小范围快捷监测,根据FAO-56水分胁迫系数的定义和相关计算公式,得到了基于土壤水分胁迫系数的黄土高原地区滴灌条件下枣树根层土壤平均含水率估算公式．2009年4-9月将该公式应用于西北农林科技大学陕西米脂孟岔试验站的枣树试验园,配置了3种不同的土壤含水率控制下限,对枣树2个重要生育期的土壤含水率进行了估算,模拟了水分动态变化过程,并对估算值和实测值进行对比和误差分析．结果表明:采用基于FAO-56水分胁迫系数的计算公式对土壤含水率的动态模拟达到了较高的精度,估算值与实测值之间误差较小:其中开花坐果期各处理(灌水下限为60％,50％,40％的田间持水率)的估算值与实测值之间的相关系数分别为0828 0,0907 3,0935 1;标准误差分别为0055,0093,0068．果实膨大期各处理的相关系数分别为0777 2,0766 7,0905 5;标准误差分别为0057,0092,0079．估算值与实测值之间的相关系数随土壤含水率的增大而减小,随土壤水分胁迫程度的增大而增大,即土壤含水率较高时对公式精度有一定的影响．该方法较适用于黄土高原半干旱地区,对农业用水管理具有一定参考价值．     

农民对水价改革承受能力双边界二分式CVM模型研究

将双边界二分式CVM模型引入农民对水价改革承受能力的研究,以开封市黑岗口灌区为例,进行验证分析,计算结果表明模型具有较窄的置信区间,拟合效果好,其估值具有很高的精确性和可靠性,适宜于对农民的水价改革承受能力进行研究.     

基于GIS的地下水矿化度分布特征研究

以德州市武城县为研究区,采用3S技术,布设采样点,于2011年进行两次野外采样,基于室内试验得到地下水矿化度数据,并结合1972年地下水矿化度数据,利用ArcGIS软件进行反距离加权空间插值处理,分析了该地区地下水矿化度时空变化特征。研究结果表明：研究区地下水矿化度空间变异趋势明显,数值为自东南区域的>1～2g/L逐渐增加到西北区域的>4～5g/L。地下水矿化度年内季相变化显著,春季矿化度均值为2.628g/L,冬季为1.748g/L。地下水矿化度较之1972年总体呈现下降趋势,平均降幅为1.52g/L。该结果对研究区盐渍化土壤的水盐调控及地下水资源合理开发利用具有重要意义。     

基于最小最大概率机的客户需求分类技

针对复杂产品客户需求中类别数多且数据量大的分类问题,利用最小最大概率机的概率信息和样本间隔信息,提出采用启发式方法解决编码设计问题.在算法中将一个减少了迭代次数的分类器视为弱化了的分类器,同时保留分类器的间隔属性和几何特性,并利用高维映射将分类器输出映射到特征空间,在弱化阶段大量减少了整体的迭代次数而在合成阶段利用非线性映射来提升性能.通过对叉车产品客户需求的数值试验证明算法具有较好的分类效果,降低了对二类分类器的精度要求.     

基于MEMS的压电泵及其研究进展

基于MEMS的压电泵是集驱动部件、工作部件和控制部件于一体的便于集成的微型泵,它采用压电晶体作为其驱动部件材料。根据其工作原理和结构的差异,压电泵主要分为压电薄膜泵和压电超声泵。介绍了压电泵的单腔体结构和多腔体结构,而多腔体结构的压电泵是今后研究的一个主要方向。由于压电泵具有尺寸小、结构简单、响应快等优点,在许多需要微流量控制的场合中具有广阔的应用前景。重点总结了压电泵国内外的最新研究现状,展望了压电泵的主要发展方向,提出了压电泵研究的主要问题,对压电泵的研究具有指导意义。     

基于道路交通事故深层调查的大型车事故特征分析

以156起有大型车参与的事故为例.从事故量、受伤人数、死亡人数等三个方面进行了统计分析:以大型车与大型车碰撞事故(包括卡车单车事故)、大型车与乘用车碰撞事故、大型车与车外人员碰撞事故为分类,分别对三种类型的事故进行了深入的分析:同时结合法规对大型车的侧面防护装置、后下防护装置、前下防护装置以及大型车驾驶室的安全作用进行了探讨.     

多泥沙河流水轮机的磨蚀与防护技

水轮机磨蚀一直是困扰多泥沙河流上水电站安全运行的难题,通过分析泥沙磨蚀的特性,水轮机磨蚀的破坏特征,提出了关于水轮机过流表面防护、减少过机泥沙、机组检修策略与方法等方面的水轮机泥沙磨蚀的防护措施,为我国其他多泥沙河流水轮机的磨蚀防护提供了理论依据,对提高我国水电站的安全运行和经济效益具有重要的意义。     

基于红外热成像树上板栗机器识别研究

针对普通视觉系统无法分类识别的特点,将红外热成像技术引入到树上板栗的机器识别检测当中,建立了果园树上板栗红外热成像系统。记录了白天树上板栗果实与冠层温度变化情况,发现下午2:00~4:00之间,二者温度差异最为显著,最大温差可达3℃。研究了正常板栗果、坏死果以及空心果的红外辐射差异,发现坏死果表面温度最高,正常果次之,空心果温度最低。最后对获取的热图像进行温度校正、阈值分割、特征提取、目标标识。结果表明,树上板栗的有效识别率在85%以上。     

渠道衬砌几个问题的探讨

1　Ｕ形渠与梯形渠、矩形渠衬砌工程量的分析比较在相同的流量、比降、糙率条件下 ,Ｕ形渠比梯形渠和矩形渠节省多少衬砌工程量 ,教科书和有关资料没作回答。本文试图作较系统的量的分析比较 ,这也是推广Ｕ形渠的主要依据和关键问题所在。设Ｕ形渠和梯形渠、矩形渠的衬砌厚度相同 ,在一定的流量、比降、糙率条件下 ,比较Ｕ形渠、梯形渠、矩形渠的衬砌工程量 ,等于它们的湿周比较。1.1　Ｕ形渠的水力计算公式水深ｈ =12 +β Ｄ过水断面Ｗ =π8+β Ｄ2湿周 χ =π2 +2 β Ｄ水力半径Ｒ =ｗχ =π8+β Ｄ/π2 +2 β谢才系数Ｃ =Ｒ1/ 6/ｎ断面平…     

多孔混凝土研究综述

在对多孔混凝土进行简单概述的基础上,对多孔混凝土的应用和国内外发展现状进行详细阐述,并进一步分析了多孔混凝土研究中存在的问题,提出其今后的研究方面,为更好地实现多孔混凝土的环保功能提供参考。