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

برهم ­کنش بین خاک و ماشین چالشی اساسی برای محققان، توسعه دهنده­گان، سازندگان و طراحان ماشین­های کشاورزی است. مدلسازی ادوات شخم زنی کاری اساسی در مهندسی است. هرچند که مدلسازی برهم کنش ­های بین خاک و ماشین به علت تغییرات سه­بعدی خاک، رفتارغیرخطی خاک، پدیده برخورد و جریان­پذیری خاک منطقه فصل مشترک (ارتباط) بین خاک و ادوات و تاثیرات دینامیکی فرآیندی پیچیده است. شبیه سازی صحیح بر هم کنش بین خاک و ادوات کلید اساسی برای این بهینه ­سازی است و ممکن است نیاز به تست­های مزرعه­ای زیاد با هزینه­های گران را حذف کند. هدف این پژوهش توسعه مدل سه بعدی یک زیرشکن ارتعاشی با استفاده از روش المان­های گسسته ، شبیه­سازی تاثیر زوایای مختلف ارتعاشی بر عملکرد زیرشکن و تعیین پارامترهای تاثیر­گذار بر نتایج شبیه­سازی بود. برای مدلسازی توده­ی خاک به عنوان یک ماده­ی گرانوله­ای، از برنامه­ی رایانه­ای PFC۳D استفاده شده است. تیغه تحت سرعت زاویه­ای و انتقالی در جهت مثبت محور x در داخل سویل­بین به حرکت در آمد. برای تیغه غیر­ارتعاشی تنها سرعت انتقالی و برای تیغه ارتعاشی علاوه بر سرعت انتقالی، سرعت زاویه­ای نیز تعریف شده بود. عمق کاری تیغه زیرشکن ۳۸سانتی­متر و سرعت انتقالی ۸۹/۰ متربرثانیه انتخاب شده بود. برای بررسی تاثیر زاویه ارتعاش بر عملکرد زیرشکن از زوایای ارتعاشی ۲۷، ۱۶، ۸، صفر، ۵/۱۴- و ۵/۲۲- درجه در فرکانس ۹/۴ هرتز و دامنه۶۹± میلی متر استفاده گردید. با افزایش زاویه ارتعاشی (مثبت و منفی)، میزان جابجایی عمودی تیغه در یک سیکل افزایش می­یابد و در نتیجه حرکت بالاروی تیغه باعث گسیختگی بیشتر خاک می­گردد. با توجه به نتایج شبیه­سازی، 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 ۵/۲۲- به ۲۷ درجه میانگین انرژی پیوندی ذرات کاهش یافت.