Automatikus módszerek feltárása diszkrételemes (DEM) talajmodellek és talajművelő szerszám geometriájának optimálásához
A mechanikai talajművelés elengedhetetlen részét képezi a modern talajművelési technikáknak. Ez a művelet nagyon energiaigényes folyamat és hatalmas területeket érint, így kis hatásfoknövekedésével is jelentős energiamegtakarítás érhető el. Jelen dolgozat megalapoz egy hosszabbtávú kutatást, amely a talajműveléshez alkalmazott talajban húzott szerszám geometriájának automatikus optimalizálását célozza. Az általános optimalizálási cél, hogy a befektetett energia minimalizálva legyen a művelés során a talajművelés eredményessége mellett [1]. Ahhoz, hogy számítógépes környezetben végezhessünk szerszámgeometria-optimalizálási feladatokat, numerikus szimulációs környezetre, valóságot megfelelően modellező talajmodellre, optimálási feladat elvégzésére alkalmas algoritmusra, valamint jól definiált célfüggvényekre van szükség. A kutatás a diszkrét elemes módszer (DEM) alkalmazására épül. A DEM alkalmas szemcsés anyagok modellezésére [2]. A talaj is modellezhető szemcsés anyagként, így a DEM alkalmas talaj-szerszám kölcsönhatás modellezésére és vizsgálatára is.
Habár kutatók folyamatosan egyre több numerikus talajmodellt alkotnak DEM-ben [3], nem ismert egységesen elfogadott és alkalmazott módszer arra, miként, és milyen fizikai mérések alapján érdemes a DEM talajmodell mikromechanikai paramétereit meghatározni talaj-szerszám kölcsönhatásának vizsgálatához. A talaj-szerszám kölcsönhatás optimalizálásai folyamatok megbízható működéséhez azonban jól beállított numerikus talajmodellek szükségesek, melyek egyszerre képesek modellezni a talaj több mechanikai jellemzőjét, melyek jelentős szerepet játszak a talaj-szerszám kölcsönhatásában. A kutatás jelen szakaszában feltárok néhány optimalizáló algoritmus működését, mely egyaránt a talajkaibrációs valamint optimális szerszámgeometria megtalálására is alkalmas lehet. Megalapozom a több makromechanikai talajjellemzőre történő automatikus talajkalibráció módszerét. Valamint megalapozom az automatikus szerszámgeometria kalibrálásának folyamatát.
A jövőben a kialakított szoftveres tervezési környezet továbbfejlesztése a cél a dolgozatban bemutatott módszerek implementálásával.
[1] UCGUL, Mustafa; SAUNDERS, Chris; FIELKE, John M. Discrete element modelling of tillage forces and soil movement of a one-third scale mouldboard plough. Biosystems Engineering, 2017, 155: 44-54.
[2] BAGI Katalin; A diszkrét elemek módszere, BME Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék, Budapest, 2007
[3] TAMAS, Kornel; BERNON, Louis. Role of particle shape and plant roots in the discrete element model of soil–sweep interaction. Biosystems Engineering, 2021, 211: 77-96.
szerző
-
Szabó Bence
Ipari terméktervező mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Tamás Kornél
egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Horváth Dániel
doktorandusz, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék
