مدل سازی عملکرد تیغه های مختلف زیرشکن با استفاده از روش المان‌های مجزا

Abstract

بر اساس تحقیقات انجام گرفته برای مواد دانه ای مانند خاک، روش عددی المان مجزا از نظر شبیه سازی دقیق­تر از سایر روش­ها مانند روش­های تحلیلی و المان محدود است. در این تحقیق عملکرد سه نوع ساقه کج­ساق، پاراپلو و مرسوم در دو حالت آزمایشی و مدلسازی مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش‌ها در انباره خاکی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. فاکتور­های مورد بررسی سرعت پیشروی و نوع تیغه بودند. سرعت پیشروی در 5 سطح 1، 5/1، 2، 5/2 و km/h3 و عمق ثابتcm 35 بر روی نیروی مقاوم کششی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین نشان داد که سرعت پیشروی و نوع تیغه در سطح احتمال ٪1 تاثیر معنی­داری روی نیروی مقاوم کششی داشتند. بیشترین نیروی مقاوم کششی N 1541 مربوط به تیغه مرسوم در سرعت km/h 3 و کمترین مقدار نیروی مقاوم کششیN 8/294 مربوط به تیغه کج ساق در سرعت km/h 1 می­باشد. با افزایش سرعت حرکت تیغه انرژی پیوندی در واحد زمان، مقدار کار اصطکاکی بین سطح تیغه و ذرات خاک و انرژی جنبشی ذرات افزایش یافته که این پارامترها از عوامل موثر در افزایش نیروی کشش می باشند. در تمامی سرعت­ها کمترین نیروی مقاوم کششی مربوط به تیغه کج­ساق و بیشترین نیروی مقاوم کششی مربوط به تیغه مرسوم است. ضریب تبیین بالا بین نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی (R²=0.9935) نشان می­دهد که مدل المان مجزا تاثیر سرعت پیشروی و نوع تیغه را بر روی نیروی مقاوم کششی به خوبی نشان می­دهد. میانگین خطای نسبی مقادیر اندازه­گیری شده و پیش بینی شده با استفاده از روش المان مجزا 871/6% برای میانیگن نیروی مقام کششی بدست آمد.