土壤-水稻前茬离散元仿真参数标定及其旋耕轨迹分析

在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元仿真标定。首先测定了土壤-水稻前茬混合物内各物质物理与相互间接触参数,以堆积角作为评价指标,利用仿真试验进行了显著因素筛选、最优水平取值范围确定及二阶回归模型下最佳参数寻优,对参数进行了标定,得到土壤-水稻前茬混合物模型极显著参数的最优组合为土壤-土壤恢复系数0.407、土壤-土壤动摩擦系数0.123、土壤-水稻前茬静摩擦系数0.596、土壤表面能1.860 J,此时与试验堆积角误差为0.58%。并进行了土壤-水稻前茬间的直剪试验与仿真,得到了稳定后不同垂直应力下试验与仿真的直剪切应力误差分别为:5.4%(50 kPa),4.1%(100 kPa),3.1%(150 kPa)。最后在最优参数组合下,开展了基于MBD-DEM的旋耕土壤-水稻前茬轨迹分析试验,前茬跟随旋耕刀及直接被掩埋两种埋覆场景下仿真与土槽试验轨迹的Spearman秩相关系数分别为0.91、0.84,验证了仿真模型标定参数的准确性。研究结果可为水稻前茬旋耕轨迹调控过程的离散元仿真分析提供可靠的接触参数。

油菜钵苗移栽机成穴器参数优化与试验

为了降低成穴作业过程中的功耗和减少孔穴成型过程中的穴内回土量,开展了油菜钵苗移栽机成穴器的参数优化研究。对成穴器的运动轨迹及受力进行分析,确定影响成型孔穴外形尺寸及成穴作业功耗的因素,选取成穴器底端尺寸、入土角度和入土深度为影响因素,通过单因素试验及多因素试验进行参数范围选取及多目标优化仿真试验,建立成穴器入土阻力和穴内截面回土率的数学模型,得到成穴器各参数对成穴作业质量的影响规律及最优参数组合。仿真试验结果表明:影响入土阻力的因素主次顺序为入土深度、入土角度、底端尺寸,影响穴内截面回土率的因素主次顺序为入土角度、入土深度、底端尺寸;成穴器的最优参数组合为底端尺寸39 mm、入土角度20.5°、入土深度60mm。利用成穴装置试验台对成穴作业效果进行验证,结果显示孔穴穴口直径、有效深度、入土阻力、穴内截面回土率的土槽试验结果与仿真值的相对误差分别为7.7%、3.7%、4.5%、8.3%,所成孔穴满足钵苗移栽要求,验证了所建模型和优化参数的准确性。

基于DEM-MBD的油茶林分层切抛式开沟刀组研制

针对油茶种植林地土壤粘重板结环境下因刀片剧烈冲击导致开沟效果不理想、功率消耗较大和机具振动的问题,该研究设计了一种油茶林分层切抛式开沟刀组。根据油茶开沟施肥的农艺要求,分析土壤与切土刀片间的相互作用、建立土壤颗粒在抛土刀面上的动力学微分方程,得到影响刀组切抛性能的关键因素为偏心系数、最大工作半径r1处滑切角、安装角和刀轴转速。通过EDEM-RecurDyn耦合仿真,以作业功耗与沟深稳定性系数为评价指标进行单因素及二次正交旋转组合试验,基于NSGA-Ⅲ算法对构建的二阶多项式响应面模型进行循环逼近优化,确定最优参数组合为:偏心系数1.3、最大工作半径r1处滑切角64.7°、安装角55.1°、刀轴转速301 r/min,与对照组单一外层切土刀和正装抛土刀的组合方式相比,最优参数组合下分层切抛式开沟刀组的扭矩波动降低率为21.53%。田间试验结果表明,最优参数刀组下仿真与田间试验的作业功耗、沟深稳定性系数相对误差分别为10.25%和4.55%,验证了耦合仿真模型的准确性;田间试验的作业功耗与沟深稳定性系数分别为25.96 kW和88.31%,比功耗和现有的果园开沟刀组相比降低了8.31%,沟深稳定性系数满足国家相关标准的技术要求,研究结果可为油茶林开沟刀组的设计和优化提供理论支撑与参考。

中间集抛后送式双侧斜输烟草培土机设计与试验

针对南方丘陵山区烟叶种植区传统铣抛式培土作业存在土块抛送不集中、定点覆土效果差等问题,采用“旋耕碎土—集中后抛—斜置送土”的作业方式,设计一款中间集抛后送式双侧斜输烟草培土机。根据土壤铣削加工和土壤螺旋输送器输送原理,对整机土壤加工关键部件进行了研究,分析集中后抛斜输过程,确定了培土机的主要结构和工作参数。利用EDEM离散元仿真,建立培土作业仿真模型,以机具前进速度、旋耕深度、螺旋输送器轴转速为试验因素,培土高度、培土幅度、取土率为试验指标,进行了二次正交旋转回归仿真试验与优化,得到最优工作参数。田间试验结果表明,作业后沟底土壤松碎,培土土量均匀,培土高度为24.37 mm,培土幅度为130.42 mm,取土率为21.19%,与仿真结果误差分别为12.21%、1.90%、10.44%。能够满足烟田培土需求,为烟草培土技术农机农艺融合提供了新途径。

基于卡尔曼滤波融合算法的深松耕深检测装置研究

为提高实时检测耕深的准确性,设计了基于超声波传感器和红外传感器以及卡尔曼滤波融合算法的耕深检测装置,采用超声波传感器通过渡越时间法测量耕深,采用红外传感器通过三角测距法测量耕深,通过卡尔曼滤波融合算法滤除两传感器检测数据中的杂波,并进行融合。室内试验表明,在平整地面,红外传感器检测效果优于超声波传感器;在秸秆覆盖地面,超声波传感器检测效果优于红外传感器。经卡尔曼滤波融合后的数据能充分利用两传感器在不同环境中检测的有效数据。在设定耕深为30 cm和40 cm的田间试验中,超声波传感器滤波数据的平均值分别为29.51 cm和38.79 cm,深松深度变异系数分别为2.51%和3.10%;红外传感器滤波数据的平均耕深分别为32.06 cm和41.52 cm,深松深度变异系数分别为2.41%和2.76%;而经卡尔曼滤波融合后的数据平均耕深分别为30.06 cm和39.95 cm,深松深度变异系数分别为1.07%和1.00%,说明采用滤波融合后的检测数据比单个传感器更能准确检测耕深和反映耕深变化趋势。

南方红黄壤离散元仿真模型参数标定

针对南方红黄壤的理化性质,基于EDEM软件选取Hertz-Mindlin with JKR模型作为红黄壤的接触模型进行参数标定,通过试验获取了红黄壤的本征参数;通过数据库确定了接触参数的取值范围;通过堆积角试验完成了红黄壤物理参数的标定。以实际堆积试验测得的堆积角29.5°为仿真土壤模型堆积角寻优目标,通过寻优得到最优组合参数:JKR表面能0.84 J/m^(2)、恢复系数0.32、静摩擦因数0.63、动摩擦因数0.46,该参数的仿真堆积角与试验测定堆积角误差为1.0%。利用堆积角试验的最优参数作为南方红黄壤-65Mn接触仿真过程的土壤参数,以物理穿刺试验与仿真穿刺试验对比进行红黄壤-65Mn接触参数标定,得到红黄壤-65Mn之间的接触参数:静摩擦因数0.32、滚动摩擦因数0.50、碰撞恢复系数0.20,并通过对比物理试验与仿真试验中力-位移变化曲线的拟合情况分析仿真参数可靠性,结果表明标定得到的相关参数可用于南方红黄壤的离散元仿真。

基于鼹鼠多趾结构特征的仿生切土刀片设计与试验

为降低土壤耕作阻力,分析了鼹鼠前肢手掌的多趾组合结构特征,得到鼹鼠多趾组合结构是一种多窄齿组合结构,且相邻齿间间距可调整,最终确定了多趾组合结构的数学模型。基于该模型,设计了具有仿生结构特征的切土刀片。通过土槽试验,采用四因素三水平的二次正交回归试验方法,分析仿生结构元素m和n、土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响,得到土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响更显著,最优仿生结构元素m为5、n为1. 75。通过比较传统和仿生刀片在切土倾角10°～90°和土壤含水率10%～30%下的水平阻力,得到仿生几何结构对刀片切土的临界倾角无显著影响,但土壤含水率对其有显著影响:当土壤含水率为10%和20%时,临界倾角均为30°左右;当土壤含水率为30%时,临界倾角均在40°～50°之间。然而,仿生几何结构对刀片所受的水平阻力有显著影响,在相同的土壤含水率下,仿生刀片的水平阻力总小于传统刀片的水平阻力:当土壤含水率为10%、20%、30%时,仿生刀片的水平阻力分别减小11. 48%～39. 16%、17. 81%～28. 00%和11. 19%～33. 26%。此外,水平阻力的变化与土壤内聚力具有极大的相关性,研究表明土壤含水率为10%～20%时,仿生刀片具有更好的切土性能。

鼹鼠多趾结构特征仿生旋耕刀设计与试验

为减小旋耕刀切土扭矩来降低旋耕机功耗,同时提高旋耕机耕作质量,该文分析了鼹鼠前肢手掌多趾组合结构和趾尖轮廓曲线特征,利用二次高斯方程拟合五个趾尖轮廓曲线(R^2>0.95和SSE<0.05),并基于拟合曲线,设计了具有鼹鼠多趾结构特征的仿生旋耕刀。通过田间试验,分析传统型和仿生型旋耕刀在不同机组前进速度、转速和耕深条件下的整机功耗、土壤破碎率和沟底压实情况,得到仿生结构特征对整机田间耕作性能的影响。结果表明,当前进速度从1 km/h增加到5 km/h时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小16.88%;当转速从254 r/min增加到267 r/min时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小17.00%;当耕深从80 mm增加到160 mm时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小21.80%。传统型旋耕刀耕后的沟底有压实现象,且沟脊高而宽,耕作效果不佳;而仿生型旋耕刀可以显著地降低耕后沟底被压实的风险,沟底平整,可进一步减小耕作功耗。2种类型旋耕刀在不同耕作条件下的整机土壤破碎率耕深稳定性、耕宽稳定性、耕后地表植被覆盖率、耕后地表平整度和土壤蓬松度在数值上相差不大,且均满足国标要求。研究结果对实现旋耕刀减阻降耗和改善耕作质量具有一定的启发。

花鼓人生的一些回忆

好友书法家张九曾以郑板桥咏竹之诗为我写了一条横幅：＂咬定青山不放松,立根原在破岩中,千磨万击还坚韧,任尔东西南北风。＂三十多年来一直悬挂于厅堂,一是追忆,二是激励,三为召示后人。我从小喜欢看戏,童年时坐在舞台一角观看祁剧,那是湖南一带极为流行的剧种。至于花鼓戏,大人们不准小孩看的,被认为是＂淫戏＂,偏偏他们自己又喜欢看,而且乐此不疲。长大后,爱上了话剧,

花鼓戏音乐创作之我见

花鼓戏脱胎于民间歌舞，经过长期的演变和发展，形成了为广大人民群众喜闻乐见的地方戏曲剧种。

忆花鼓戏表演艺术家何冬保先生

何冬保先生是湖南花鼓戏表演艺术家,为花鼓戏的传承发展和创新做出了杰出贡献。深切缅怀何冬保先生的辉煌艺术人生和艺术成就,是为了进一步弘扬何冬保先生崇德尚艺、德艺双馨的品格风范,传承何冬保先生的艺术遗产并将之发扬光大,使其传承下来的宝贵艺术财富更好地服务于当下和今后的花鼓戏传承工作,为实现中华民族伟大复兴的中国梦做出新的贡献。

《双送粮》创排追忆

《双送粮》讲述的是爷孙俩送公粮,是一台源于生活、富有浓郁地方特色、反映农民欢快心情的花鼓戏。该剧的第三曲就出了一首好曲调,名叫《浏阳河》,它唱遍全国,走向了世界。本文对《双送粮》的编导和排练、演出的经历,用文学予以记录;具有一定的史料价值和研究价值。

对湖南花鼓戏艺术的心语

对湖南花鼓戏表演艺术的思考与体会