شبیه سازی تاثیر زوایای مختلف ارتعاشی بر عملکرد زیرشکن ارتعاشی و خاک با استفاده از روش المان‌های گسسته

برهم‌ کنش بین خاک و ماشین چالشی اساسی برای محققان، توسعه دهنده گان، سازندگان و طراحان ماشین های کشاورزی است. مدلسازی ادوات شخم زنی کاری اساسی در مهندسی است. هرچند که مدلسازی برهم کنش های بین خاک و ماشین به علت تغییرات سه بعدی خاک، رفتارغیرخطی خاک، پدیده برخورد و جریان پذیری خاک منطقه فصل مشترک (ارتباط) بین خاک و ادوات و تاثیرات دینامیکی فرآیندی پیچیده است. شبیه‌سازی صحیح بر هم کنش بین خاک و ادوات کلید اساسی برای این بهینه‌ سازی است و ممکن است نیاز به تست های مزرعه ای زیاد با هزینه های گران را حذف کند. هدف این پژوهش توسعه مدل سه بعدی یک زیرشکن ارتعاشی با استفاده از روش المان های گسسته ، شبیه سازی تاثیر زوایای مختلف ارتعاشی بر عملکرد زیرشکن و تعیین پارامترهای تاثیر گذار بر نتایج شبیه سازی بود. برای مدلسازی توده ی خاک به عنوان یک ماده ی گرانوله ای، از برنامه ی رایانه ای pfc3d استفاده شده است. تیغه تحت سرعت زاویه ای و انتقالی در جهت مثبت محور x در داخل سویل بین به حرکت در آمد. برای تیغه غیر ارتعاشی تنها سرعت انتقالی و برای تیغه ارتعاشی علاوه بر سرعت انتقالی، سرعت زاویه ای نیز تعریف شده بود. عمق کاری تیغه زیرشکن 38سانتی متر و سرعت انتقالی 0.89 متربرثانیه انتخاب شده بود. برای بررسی تاثیر زاویه ارتعاش بر عملکرد زیرشکن از زوایای ارتعاشی 27، 16، 8، صفر، 14.5 -و 22.5 -درجه در فرکانس 4.9 هرتز و دامنه69± میلی‌متر استفاده گردید. با افزایش زاویه ارتعاشی (مثبت و منفی)، میزان جابجایی عمودی تیغه در یک سیکل افزایش می یابد و در نتیجه حرکت بالاروی تیغه باعث گسیختگی بیشتر خاک می گردد. با توجه به نتایج شبیه سازی، میزان کار مرزی، انرژی جنبشی و کار اصطکاکی در زوایای ارتعاشی مثبت بیشتر از زوایای ارتعاشی منفی بود و با افزایش بیشتر در زوایای منفی کارمرزی و اصطکاکی کاهش بیشتری داشت. با تغییر زاویه از 22.5 - به 27 درجه میانگین انرژی پیوندی ذرات کاهش یافت.