بخشی از مقاله
-1 چکیده
داشتن شناخت صحیح از رفتار دینامیکی خاك میتواند به طراحی شکلهاي متنوعی از ابزار منجر شود که موجب کاهش نیروي کششی و انرژي در یک محدوده وسیعی از سرعتهاي مورد تقاضا میگردد.
در این تحقیق براي تعیین نیروي کششی کولتیواتور، از روش اجزاء محدود استفاده شده است. از آنجا که حرکت کولتیواتور در داخل خاك وابسته به زمان میباشد، نوع تحلیل دینامیکی فرض شده است. براي شبیهسازي برهمکنش تیغه و خاك، تعیین رفتار مدل خاك از اجزاء اساسی تحلیل به شمار میرود.
در این بررسی، خاك به صورت یک ماده الاستیک کاملاً پلاستیک فرض شده است که از الاستیسیته خطی براي نشان دادن رفتار الاستیکی و مدل پلاستیسیته دراکر- پراگر1 براي نشان دادن رفتار پلاستیک خاك استفاده شده است. از نرم افزار حسذABA براي شبیهسازي برهمکنش کولتیواتور و خاك استفاده شده است. خاك انتخاب شده براي بررسی حاضر، خاك منطقه پردیس نازلوي دانشگاه ارومیه است که پارامترهاي کولمبی آن توسط آزمایشگاه مکانیک خاك استان آذربایجان غربی تعیین گردید. دراین تحقیق، اثرات سرعت حرکت در عمق عط 15 در میزان نیروي کششی مورد نیاز براي حرکت کولتیواتور تعیین شده است.
در نهایت نیروي کششی مورد نیاز براي حرکت کولتیواتور در سرعتهاي مختلف توسط روش المان محدود تعیین و با آزمایشات مزرعهاي و مدل هندریک مقایسه شده است. نتایج المان محدود نزدیکی قابل قبولی با نتایج مزرعهاي داشت اما نسبت به روابط هندریک داراي مقادیر بسیار کمتري بود.
-2 مقدمه
تاکنون مدلهاي متفاوتی براي شبیهسازي برهمکنش تیغه و خاك ارائه شده است، اما به علت نادیده گرفتن برخی پارامترهاي موثر در این مدلها، تحقیقات براي ارائه یک مدل کاملتر جهت غلبه بر مشکلات مدلهاي کنونی در حال مطالعه و توسعه میباشد. به عنوان مثال، روشهاي تحلیلی قادر به محاسبه تمامی جنبههاي شرایط واقعی یک عمل خاکورزي به عنوان یک فرایند دینامیکی نمیباشند. نتایج تجربی داراي پاسخهاي کاملاً واضح و قطعی هستند، اما داراي محدودیتهایی نیز میباشند:
- به خاطر ابزار مورد استفاده در ثبت دقیق دادهها، بسیار گران میباشند.
- ممکن است نتایج به دست آمده از این روش، محدود به سرعتها و عمقهاي معینی از برش باشند.
- دقت نتایج به دست آمده نیز بستگی به وسایل اندازهگیري دارد.
- روشهاي تجربی را نمیتوان در هر زمان و مکانی استفاده نمود. همچنین این نتایج تنها در ناحیه مورد آزمایش معتبرند.
هندریک1 در سال 1988 نیروي کششی گاوآهنهاي قلمی و کولتیواتورهاي مزرعه در خاك سخت را موقعی که تیغهها در عمق 8/26 سانتیمتر با سرعت پیشروي 1/5-3 متر بر ثانیه کار میکردند به دست آورده و به صورت روابط زیر گزارش نمود که در آن کشش در عمق 8.26 سانتیمتر، 2 عمق کار به سانتیمتر، ح سرعت ابزار برحسب متر بر ثانیه و کشش ابزار بر حسب نیوتن می باشد
صفدري در سال 1387 به تحلیل مکانیکی و دینامیکی بازوي کولتیواتور با استفاده از روش المان محدود پرداخت.
براي این کار نیروي کششی وارد بر بازوي کولتیواتور را در سه سرعت 0/88، 1/6 و 2/5 متر بر ثانیه در عمق 15
سانتیمتري خاك اندازهگیري کرد و نمودار نیرو- زمان آن را رسم نمود. نتایج این اندازهگیري نشان داد میانگین نیروي کششی در سرعتهاي 0/88، 1/6 و 2/5 متر بر ثانیه به ترتیب برابر 234/77، 325 و 655/05 نیوتن بوده است
نتایج نشاندهنده افزایش نیرو همزمان با افزایش سرعت است. مشخصات بازوي کولتیواتور در جدول شماره - 1 - آمده است. نمودارهاي 1، 2 و 3 به ترتیب منحنی هاي نیرو- زمان در سرعتهاي ذکر شده را نشان میدهد. مشخصات نیرو هاي کششی بازوي کولتیواتور در سرعتهاي مختلف نیز در جدول شماره - 2 - آمده است.
جدول-1 مشخصات بازوي کولتیواتور
نمودار -1 منحنی تغییرات نیروي کششی نسبت به زمان در سرعت ./88 متر بر ثانیه
