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菠菜主根离散元建模方法与试验验证李金光跹┟’蘖亮’还，杨坤进根系力学特性测定第我国是蔬菜生产和消费大国，据统计叶菜类蔬菜产量已占蔬菜总产量的％～％；但随着我国农村劳动力进城务工比例大幅增加，蔬菜种植出现劳动力短缺、生产成本增加等问题¨。３酥猓钟惺栈方式多为留茬切割、散叶无序收获，不符合我国绿叶菜整株留根，打捆销售的消费方式。因此，研发适合础。但是，铲切时根土间作用关系十分复杂，很难采随着现代科学技术的发展，分析求解复杂散体系，等人首次将离散元的方法应用到土壤动力学工具间的相互作用¨桓吖5壤美肷⒃7ǘ陨的拉拔特性进行研究，但所用的生菜根为刚性体。以上这些工作仅对离散元颗粒之间及颗粒与机具间笔者总结了一种菠菜根的离散元建模方法：首粒接触模型的本构方程确定参数的理论公式，利用剪切、压缩等物理试验结果计算出所需粘结参数值；最根进行取样，采样地点为山东农业大学南校区糯显式游标卡尺等设备进行试验测定。取组不同菠菜根进行剪切，由于菠菜根各部进行切割试验。对不同直径进行标记，由左到右分别年农机化研究我国国情的新型的绿叶菜收获机械具有重要意义。为解决以上问题，项目组提出了一种“破土铲根、夹持拔取”的绿叶菜低损采收模式。其中，破土铲根是关键环节，明晰根切机理可以为铲刀的设计奠定基用传统的试验方法对其进行描述，故建立根系模型进行仿真模拟变得尤为重要。统的运动规律和力学特性的离散元法被提出。的仿真中，表现出了离散元的发展可能性；之后，离散元方法被广泛应用于土壤与农业领域的研究中。苑进等使用离散元法模拟了变比变量施肥和撒播过程，优化了排肥管和落肥管结构¨籞等人借助离散元法模拟并研究了深松过程中土壤与作业的相互作用进行分析，未涉及植物根系建模领域。先，测量菠菜根的生物力学特性；之后，基于离散元颗后，建立离散元模型并粘结，进行标定试验，验证了此方法的可行性。试验材料及设备为提高试验的可靠性，采用随机取样方法对菠菜棚，时间为年律涎２裳酶仙佟⒊な苹本一致的菠菜，取样如图尽２げ烁奈锢硖匦需借助型微机控制电子式万能试验机及数剪切试验及结果分析分直径不同，剪切力学特性不同，需对不同直径部位．山东农业大学机械与电子工程学院，山东泰安；蕉≡耙栈涤胱氨钢氐闶笛槭遥蕉泰安摘要：研究根土复合体铲切过程可以获得铲切力并优化铲切结构等参数。为准确仿真根系的切割过程，利用离散元法建立了颗粒粘结的蔬菜根简化模型。以成熟期的菠菜主根为试验材料，利用型微机控制电子式万能试验机进行菠菜主根的物理特性试验，得到菠菜主根的力学性能参数，即峰值剪切力为．、轴向峰值压缩力为＝岷侠肷⒃?帕＝哟ツＰ捅竟狗匠蹋贸鱿喙卣辰岵问担捶ㄏ蚋斩认凳．／⑶邢蚋斩认凳．痬，临界法向应力为俳缜邢蛴αξ．，粘结半径为。利用上述参数建立了根系离散元粘结模型，进行虚拟试验与实际物理试验对比分析，结果表明：两者在根系剪切力的变化趋势和压缩表观特征参数上具有一致性。因此，证明本文方法可以应用于菠菜根模型建立，对根土复合模型的建立及铲刀的优化设计等具有一定的参考意义。关键词：叶菜采收；物理特性试验；离散元中图分类号：；文献标识码：文章编号：—收稿日期：一—基金项目：国家自然科学基金项目；国家重点研发计划项作者简介：李金光，男，山东德州人，硕士研究生，—甤通讯作者：苑进校蕉┌踩耍淌冢┦可际Γ甧．。目
万方数据
值后，根系产生结构损伤