Predicción de fuerzas del sistema de siembra de disco único, utilizando un método semi-analítico y Método de Elementos Discretos (DEM) considerando efectos de rotación
Autores: Khosravani, Ali; Desbiolles, Jacky M. A.; Saunders, Chris; Ucgul, Mustafa; Fielke, John M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Predicción de fuerzas del sistema de siembra de disco único, utilizando un método semi-analítico y Método de Elementos Discretos (DEM) considerando efectos de rotación
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Sembradoras de discos
Evaluación de rendimiento
Modelos matemáticos
Predicción de fuerza
Interacciones suelo-discos
Modelo analítico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los sembradores de discos son comúnmente utilizados en sistemas de labranza cero, y su evaluación de rendimiento generalmente depende de experimentos de campo costosos y que consumen mucho tiempo. Los modelos matemáticos pueden ayudar a acelerar las evaluaciones relacionadas con la fuerza y mejorar la comprensión de las interacciones suelo-discos, para asistir en los procesos de optimización del rendimiento. Los modelos previos de predicción de fuerza analítica de las cuchillas de disco no han tenido en cuenta el aspecto de rotación libre de la cuchilla de disco. Este documento desarrolla un modelo analítico de predicción de fuerza a partir de la teoría de falla de la cuchilla ancha adaptada para adaptarse a las cuchillas de disco planas giratorias que operan a diferentes ángulos de barrido e inclinación y compara las predicciones con simulaciones del Método de Elementos Discretos (DEM). Para validar los dos modelos, se realizaron experimentos en una condición de suelo arenoso remoldeado utilizando un disco plano giratorio configurado en dos ángulos de inclinación de 0 y 20 y cuatro ángulos de barrido de 6, 26, 45 y 90 grados, se midieron los componentes de fuerza tridimensionales de tracción, vertical y lateral. Los resultados mostraron que se obtuvo un mayor coeficiente de determinación (R = 0.95) con las predicciones del modelo analítico en comparación con las predicciones del DEM (R = 0.85) para su acuerdo con los resultados de la prueba. Se encontró que tanto el enfoque analítico desarrollado como el modelo DEM pueden ser utilizados para predecir las fuerzas de labranza en diferentes ángulos de barrido e inclinación actuando sobre una cuchilla de disco plano giratorio.
Descripción
Los sembradores de discos son comúnmente utilizados en sistemas de labranza cero, y su evaluación de rendimiento generalmente depende de experimentos de campo costosos y que consumen mucho tiempo. Los modelos matemáticos pueden ayudar a acelerar las evaluaciones relacionadas con la fuerza y mejorar la comprensión de las interacciones suelo-discos, para asistir en los procesos de optimización del rendimiento. Los modelos previos de predicción de fuerza analítica de las cuchillas de disco no han tenido en cuenta el aspecto de rotación libre de la cuchilla de disco. Este documento desarrolla un modelo analítico de predicción de fuerza a partir de la teoría de falla de la cuchilla ancha adaptada para adaptarse a las cuchillas de disco planas giratorias que operan a diferentes ángulos de barrido e inclinación y compara las predicciones con simulaciones del Método de Elementos Discretos (DEM). Para validar los dos modelos, se realizaron experimentos en una condición de suelo arenoso remoldeado utilizando un disco plano giratorio configurado en dos ángulos de inclinación de 0 y 20 y cuatro ángulos de barrido de 6, 26, 45 y 90 grados, se midieron los componentes de fuerza tridimensionales de tracción, vertical y lateral. Los resultados mostraron que se obtuvo un mayor coeficiente de determinación (R = 0.95) con las predicciones del modelo analítico en comparación con las predicciones del DEM (R = 0.85) para su acuerdo con los resultados de la prueba. Se encontró que tanto el enfoque analítico desarrollado como el modelo DEM pueden ser utilizados para predecir las fuerzas de labranza en diferentes ángulos de barrido e inclinación actuando sobre una cuchilla de disco plano giratorio.