Vibración de respuesta del suelo bajo vibración de baja frecuencia utilizando el método de elementos discretos
Autores: Wan, Lipengcheng; Li, Yonglei; Song, Jinyu; Ma, Xiang; Dong, Xiangqian; Zhang, Chao; Song, Jiannong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Vibración de respuesta del suelo bajo vibración de baja frecuencia utilizando el método de elementos discretos
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Respuesta de vibración
Variación de presión
Respuesta en el dominio de frecuencia
Presión máxima
Profundidad del suelo
Distancia efectiva de transmisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La respuesta a la vibración del suelo es una propiedad clave en el campo del laboreo del suelo agrícola. Los componentes de vibración de la maquinaria de laboreo se utilizan generalmente para reducir la resistencia al laboreo y mejorar la eficiencia del trabajo, y la variación de presión bajo vibraciones de baja frecuencia afectará la fragmentación y dispersión del suelo agrícola. Sin embargo, el gradiente de variación de presión, la respuesta en el dominio de frecuencia y el rango de transmisión efectiva no están claros. Se presenta un nuevo método basado en el método de elementos discretos (DEM) para estudiar la respuesta a la vibración y la transmisión de presión bajo vibraciones de baja frecuencia. Los resultados de las pruebas de banco han mostrado que la presión máxima se correlaciona positivamente con la frecuencia de vibración y disminuye rápidamente a una distancia de vibración de 100 a 250 mm. Los datos resultantes también se seleccionaron para determinar los parámetros del modelo de simulación. La amplitud, la frecuencia de vibración y la profundidad del suelo se utilizaron como factores de prueba en pruebas de simulación de un solo factor, y se analizaron sus efectos sobre la presión máxima, la respuesta en el dominio de frecuencia y la distancia de transmisión efectiva. Los resultados mostraron una relación positiva entre la presión máxima y los factores de prueba. La presión máxima aumentó con un gradiente máximo de 19.02 kPa/mm a una distancia de vibración de 50 mm. La amplitud, la frecuencia de vibración y la profundidad del suelo se correlacionaron positivamente con la amplitud de frecuencia dominante. La frecuencia principal fue independiente de la amplitud y la profundidad del suelo. A una distancia de vibración de 250 mm, la frecuencia dominante fue aproximadamente el doble de la frecuencia de vibración a 7-11 Hz y aproximadamente igual a la frecuencia de vibración a 13-15 Hz. Se utilizaron múltiples funciones exponenciales para ajustar la función de atenuación de la presión máxima, obteniendo un rango de distancia de transmisión efectiva de 347.15 a 550.37 mm para la presión de corte de 5 kPa. Para una profundidad de suelo de 300 mm, el ángulo de difusión de onda cortante vertical fue mayor que el ángulo de difusión de onda cortante horizontal. Este estudio aclara la respuesta a la vibración del suelo bajo vibraciones de baja frecuencia, lo que ayuda a diseñar componentes de vibración tipo suelo para maquinaria de laboreo y a emparejar parámetros de vibración con fines de ahorro de energía y reducción de resistencia en el laboreo del suelo.
Descripción
La respuesta a la vibración del suelo es una propiedad clave en el campo del laboreo del suelo agrícola. Los componentes de vibración de la maquinaria de laboreo se utilizan generalmente para reducir la resistencia al laboreo y mejorar la eficiencia del trabajo, y la variación de presión bajo vibraciones de baja frecuencia afectará la fragmentación y dispersión del suelo agrícola. Sin embargo, el gradiente de variación de presión, la respuesta en el dominio de frecuencia y el rango de transmisión efectiva no están claros. Se presenta un nuevo método basado en el método de elementos discretos (DEM) para estudiar la respuesta a la vibración y la transmisión de presión bajo vibraciones de baja frecuencia. Los resultados de las pruebas de banco han mostrado que la presión máxima se correlaciona positivamente con la frecuencia de vibración y disminuye rápidamente a una distancia de vibración de 100 a 250 mm. Los datos resultantes también se seleccionaron para determinar los parámetros del modelo de simulación. La amplitud, la frecuencia de vibración y la profundidad del suelo se utilizaron como factores de prueba en pruebas de simulación de un solo factor, y se analizaron sus efectos sobre la presión máxima, la respuesta en el dominio de frecuencia y la distancia de transmisión efectiva. Los resultados mostraron una relación positiva entre la presión máxima y los factores de prueba. La presión máxima aumentó con un gradiente máximo de 19.02 kPa/mm a una distancia de vibración de 50 mm. La amplitud, la frecuencia de vibración y la profundidad del suelo se correlacionaron positivamente con la amplitud de frecuencia dominante. La frecuencia principal fue independiente de la amplitud y la profundidad del suelo. A una distancia de vibración de 250 mm, la frecuencia dominante fue aproximadamente el doble de la frecuencia de vibración a 7-11 Hz y aproximadamente igual a la frecuencia de vibración a 13-15 Hz. Se utilizaron múltiples funciones exponenciales para ajustar la función de atenuación de la presión máxima, obteniendo un rango de distancia de transmisión efectiva de 347.15 a 550.37 mm para la presión de corte de 5 kPa. Para una profundidad de suelo de 300 mm, el ángulo de difusión de onda cortante vertical fue mayor que el ángulo de difusión de onda cortante horizontal. Este estudio aclara la respuesta a la vibración del suelo bajo vibraciones de baja frecuencia, lo que ayuda a diseñar componentes de vibración tipo suelo para maquinaria de laboreo y a emparejar parámetros de vibración con fines de ahorro de energía y reducción de resistencia en el laboreo del suelo.