收获期胡萝卜与土壤间物理力学特性的研究

摘要

通过对收获期胡萝卜实地拔取测量和实验室检测分析，探究胡萝卜土壤特性、几何特性以及不同拔取条件对胡萝卜拔取力的影响。采用数理统计法对收获期胡萝卜的几何特性进行分析，得出红映二号胡萝卜主要几何特性指标的平均值、分布区间和分布频率；通过拉伸试验对胡萝卜根茎结合部抗拉强度、拔取力等力学特性进行测试与分析，得出胡萝卜根茎结合部抗拉强度和抗拉力；使用自主研发的数控式蔬菜拔取力测量试验台完成拔取试验和数据采集工作，应用专业函数绘图软件Origin Pro2015分析数据和绘图，得出胡萝卜拔取力与土壤含水率、土壤硬度、土壤容重、胡萝卜表面积、胡萝卜加载速度、拔取角度、松土位置的变化关系，应用模拟仿真软件EDEM模拟拔取过程，验证结果与测量数据吻合的很好。具体结果如下：
　　1）红映二号胡萝卜植株总长度为[679.10，992.20] mm，根部总长度为[162.40，271.10] mm，根部最大直径为[32.70，56.30] mm，根部最小直径为[12.70，18.10] mm，根茎结合部直径为[12.50，32.00] mm，根部表面积为[16809.11，33055.34] mm2，根部体积为[96094.31，300107.47] mm3，根部质量为[78.84，286.49] g。
　　2）土壤含水率越低、硬度和容重越大，破坏土壤结构和锚固作用所需的作用力越大，拔取过程完成的时间也就越短。
　　3）轻微的倾斜角度有利于疏松胡萝卜周边的土壤，减小土壤对胡萝卜的锚固作用，在15°左右所需拔取力最低；拔取角度过大对拔取效果具有反作用，拔取角度从25°左右开始，拔取力会随着拔取角度的增大而变大，胡萝卜拔取效果开始变差。
　　4）松土的拔取效果非常明显。松土深度越大、松土距离越小，松土效果越显著，拔取收获胡萝卜所需拉力越小。最佳松土位置为：松土距离10-15 cm，松土深度15-20 cm。
　　本课题通过研究收获期胡萝卜与土壤间物理力学特性，为确定胡萝卜收获装置的机具结构及工作参数提供理论支持。

目录

声明

1 绪论

1.1 概述

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外发展现状

1.4 研究的主要内容和技术路线

2 试验设备、材料与方法

2.1 试验设备

2.2 试验材料及选取原则

2.3 试验方法

3 土壤物理特性对胡萝卜拔取力的影响

3.1 土壤物理特性评价指标

3.2 土壤物理特性对拔取力的影响

3.3 小结

4 胡萝卜几何特性对胡萝卜拔取力的影响

4.1 胡萝卜几何特性评价指标

4.2 胡萝卜几何特性对拔取力的影响

4.3 小结

5 拔取方式对胡萝卜拔取力的影响

5.1 胡萝卜抗拉特性评价指标

5.2 加载速度对拔取力的影响

5.3 拔取角度对拔取力的影响

5.4 松土对拔取力的影响

5.5 小结

6 基于EDEM的模拟分析与验证

6.1 EDEM软件介绍

6.2 离散元的接触力学模型

6.3 胡萝卜拔取的 EDEM 仿真

6.4 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文及专利情况