针对目前黄连(Coptis chinensis)人工收获劳动强度大、效率低的问题,该研究在分析黄连种植农艺特性的基础上,提出了一种交替式黄连挖掘装置。首先,在对挖掘装置关键部件曲柄摇杆机构运动学建模的基础上,利用遗传算法,将黄连根土复合体...针对目前黄连(Coptis chinensis)人工收获劳动强度大、效率低的问题,该研究在分析黄连种植农艺特性的基础上,提出了一种交替式黄连挖掘装置。首先,在对挖掘装置关键部件曲柄摇杆机构运动学建模的基础上,利用遗传算法,将黄连根土复合体被抛出时的最大速度作为目标函数,以杆长、最小传动角、挖掘深度、最小切土厚度、入土角、切土轨迹、抛出位置为约束条件对曲柄摇杆机构各杆杆长进行了优化求解。进一步,采用图像重建法建立了黄连根茎的三维模型,运用离散元法(discrete element method,DEM)构建了挖掘装置-黄连根茎-土壤的离散元复合模型,并联合多体动力学软件RecurDyn进行了挖掘过程的耦合仿真分析,黄连根土复合体的运动过程及状态变化表明,挖掘装置挖掘性能符合设计要求。最后,制作试验样机进行挖掘性能试验,得到了挖掘装置在前进速度为0.5m/s、曲柄转速为300r/min时挖掘性能最优,其抛送合格率、挖松率、损伤率分别为93.15%、99.28%、2.95%。试验结果表明,该挖掘装置的挖掘性能满足黄连根茎的挖掘要求,可为黄连机械化收获装备的开发提供参考。展开更多
掘进机回转台在截割煤岩时承受偏载荷及强冲击作用,其性能影响掘进机的工作效率及安全性。为探究掘进机回转台疲劳寿命的影响因素及最佳服役参数,提出了一种基于Kriging代理模型和DEM-MFBD(discrete element model-multi flexible body ...掘进机回转台在截割煤岩时承受偏载荷及强冲击作用,其性能影响掘进机的工作效率及安全性。为探究掘进机回转台疲劳寿命的影响因素及最佳服役参数,提出了一种基于Kriging代理模型和DEM-MFBD(discrete element model-multi flexible body dynamics,离散单元法-多柔性体动力学)双向耦合技术的回转台疲劳寿命预测方法。首先,建立了掘进机截割部与回转台的空间受力模型,明确了截割部与回转台的受力规律。然后,联合RecurDyn与EDEM软件对回转台进行双向刚柔耦合动力学仿真分析,获得了回转台在工作状态下的应力分布。最后,利用拉丁超立方抽样法选取15组掘进机服役参数作为输入,以回转台疲劳寿命为响应,建立了对应的Kriging代理模型,并利用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到了回转台在最佳服役参数下的疲劳寿命。结果表明,当掘进机的截割头转速为54 r/min、回转台横摆速度为1.003 m/min、截割臂垂直摆角为7°时,回转台的疲劳寿命最长。结合DEM-MFBD双向耦合技术、Kriging代理模型与粒子群优化算法来探究掘进机的最佳服役参数,可为回转类部件的优化设计提供新思路。展开更多
为提高现有作物生长模型单产模拟精度,明确土壤水分供需变化与产量之间的动态关系,该研究构建了水文—作物生长耦合模型SWAT-EPIC(soil and water assessment tool-environmental policy integrated climate)。基于参数敏感性优化的扩...为提高现有作物生长模型单产模拟精度,明确土壤水分供需变化与产量之间的动态关系,该研究构建了水文—作物生长耦合模型SWAT-EPIC(soil and water assessment tool-environmental policy integrated climate)。基于参数敏感性优化的扩展傅里叶幅度敏感性检验算法(extended fourier amplitude sensitivity test,E-FAST),在陕北黄土高原建立包含土壤碳动态评估的苹果单产评估体系。结果表明,优化后的模型在旱作苹果单产的模拟精度误差减少了38.98%,模拟RMSE=2.56%,RRMSE≈9.8%,具有良好的模拟性能。降水对果园浅层土壤水分补给具有直接作用,而深层水分持续消耗加剧干旱胁迫,成为限制苹果单产提升的关键因素。此外,农地改种果园后0~10m土壤有机碳储量提升了14.85%。本研究表明,通过整合水文过程与作物生长机制,SWAT-EPIC耦合模型能够更全面反演区域水分与产量的响应关系,为干旱区果园水分管理与可持续高产提供科学依据。展开更多
文摘针对目前黄连(Coptis chinensis)人工收获劳动强度大、效率低的问题,该研究在分析黄连种植农艺特性的基础上,提出了一种交替式黄连挖掘装置。首先,在对挖掘装置关键部件曲柄摇杆机构运动学建模的基础上,利用遗传算法,将黄连根土复合体被抛出时的最大速度作为目标函数,以杆长、最小传动角、挖掘深度、最小切土厚度、入土角、切土轨迹、抛出位置为约束条件对曲柄摇杆机构各杆杆长进行了优化求解。进一步,采用图像重建法建立了黄连根茎的三维模型,运用离散元法(discrete element method,DEM)构建了挖掘装置-黄连根茎-土壤的离散元复合模型,并联合多体动力学软件RecurDyn进行了挖掘过程的耦合仿真分析,黄连根土复合体的运动过程及状态变化表明,挖掘装置挖掘性能符合设计要求。最后,制作试验样机进行挖掘性能试验,得到了挖掘装置在前进速度为0.5m/s、曲柄转速为300r/min时挖掘性能最优,其抛送合格率、挖松率、损伤率分别为93.15%、99.28%、2.95%。试验结果表明,该挖掘装置的挖掘性能满足黄连根茎的挖掘要求,可为黄连机械化收获装备的开发提供参考。
文摘掘进机回转台在截割煤岩时承受偏载荷及强冲击作用,其性能影响掘进机的工作效率及安全性。为探究掘进机回转台疲劳寿命的影响因素及最佳服役参数,提出了一种基于Kriging代理模型和DEM-MFBD(discrete element model-multi flexible body dynamics,离散单元法-多柔性体动力学)双向耦合技术的回转台疲劳寿命预测方法。首先,建立了掘进机截割部与回转台的空间受力模型,明确了截割部与回转台的受力规律。然后,联合RecurDyn与EDEM软件对回转台进行双向刚柔耦合动力学仿真分析,获得了回转台在工作状态下的应力分布。最后,利用拉丁超立方抽样法选取15组掘进机服役参数作为输入,以回转台疲劳寿命为响应,建立了对应的Kriging代理模型,并利用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到了回转台在最佳服役参数下的疲劳寿命。结果表明,当掘进机的截割头转速为54 r/min、回转台横摆速度为1.003 m/min、截割臂垂直摆角为7°时,回转台的疲劳寿命最长。结合DEM-MFBD双向耦合技术、Kriging代理模型与粒子群优化算法来探究掘进机的最佳服役参数,可为回转类部件的优化设计提供新思路。
