Métodos para construir modelos dinámicos de suelo bajo cultivo inteligente: mecanismos de interacción dinámica entre herramientas agrícolas con estructuras complejas y suelo
Autores: Song, Wei; Ren, Lili; Wang, Jingli; Ma, Yunhai; Guo, Yingjie; Han, Minglei; Zhao, Huaixiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Métodos para construir modelos dinámicos de suelo bajo cultivo inteligente: mecanismos de interacción dinámica entre herramientas agrícolas con estructuras complejas y suelo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Simulación de elementos finitos
Fragmentación del suelo
Subsolado
Subsoladores biónicos
Fuerza de tracción
Distribución de esfuerzos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Se estableció un nuevo método para el análisis de simulación por elementos finitos de la interacción entre implementos de labranza de estructura compleja y el suelo en este estudio. Este método analiza con precisión la fragmentación del suelo durante el subsolado utilizando herramientas de labranza con estructuras complejas. También refleja con precisión la fuerza en subsoladores biónicos durante el cultivo, la ley de interacción entre el subsolador y el suelo y el impacto de las operaciones de subsolado en las propiedades del suelo. Se introdujeron subsoladores biónicos para establecer un modelo de análisis dinámico para el cultivo de subsolado. La novedad radica en la introducción de subsoladores biónicos inspirados en garras de topos para reducir la fuerza de tracción y optimizar los patrones de fallo del suelo. Los experimentos han demostrado que en comparación con los subsoladores estándar, la distribución de estrés del subsolador biónico-H se reduce significativamente, con una reducción máxima del estrés del 52.96%. La distribución de estrés de los subsoladores después del cultivo de subsolado fue directamente proporcional al desgaste del subsolador, y la fuerza de tracción del subsolador fue inversamente proporcional al tamaño del bloque de suelo en la parte delantera del subsolador. En comparación con el modelo de suelo con una capa de arado, los valores de estrés promedio de los subsoladores estándar, subsolador biónico-H y subsolador biónico-C en los modelos sin una capa de arado se redujeron en un 13.97%, 6.67% y 7.1% respectivamente. El análisis de elementos finitos de Abaqus no solo podría reflejar efectivamente la situación real del suelo en el campo, sino que también podría simular y analizar con precisión el efecto de la fragmentación del suelo en el proceso de subsolado a través de herramientas de labranza con estructuras complejas, proporcionando una base de análisis digital para la recopilación de información de labranza inteligente.
Descripción
Se estableció un nuevo método para el análisis de simulación por elementos finitos de la interacción entre implementos de labranza de estructura compleja y el suelo en este estudio. Este método analiza con precisión la fragmentación del suelo durante el subsolado utilizando herramientas de labranza con estructuras complejas. También refleja con precisión la fuerza en subsoladores biónicos durante el cultivo, la ley de interacción entre el subsolador y el suelo y el impacto de las operaciones de subsolado en las propiedades del suelo. Se introdujeron subsoladores biónicos para establecer un modelo de análisis dinámico para el cultivo de subsolado. La novedad radica en la introducción de subsoladores biónicos inspirados en garras de topos para reducir la fuerza de tracción y optimizar los patrones de fallo del suelo. Los experimentos han demostrado que en comparación con los subsoladores estándar, la distribución de estrés del subsolador biónico-H se reduce significativamente, con una reducción máxima del estrés del 52.96%. La distribución de estrés de los subsoladores después del cultivo de subsolado fue directamente proporcional al desgaste del subsolador, y la fuerza de tracción del subsolador fue inversamente proporcional al tamaño del bloque de suelo en la parte delantera del subsolador. En comparación con el modelo de suelo con una capa de arado, los valores de estrés promedio de los subsoladores estándar, subsolador biónico-H y subsolador biónico-C en los modelos sin una capa de arado se redujeron en un 13.97%, 6.67% y 7.1% respectivamente. El análisis de elementos finitos de Abaqus no solo podría reflejar efectivamente la situación real del suelo en el campo, sino que también podría simular y analizar con precisión el efecto de la fragmentación del suelo en el proceso de subsolado a través de herramientas de labranza con estructuras complejas, proporcionando una base de análisis digital para la recopilación de información de labranza inteligente.