Diszkrét elemes módszer (DEM) alkalmazásának lehetősége a mezőgazdasági géptervezésben
A minőségi mezőgazdasági termények iránti egyre nagyobb kereslet világszerte óriási kihívás elé állítja a mezőgazdasági gépek fejlesztőit. A mezőgazdasági termények idény jellege miatt az új fejlesztésű berendezések, gépegységek munkavégzés közbeni vizsgálata időben korlátozott és gyakran igen költséges tevékenység. A mezőgazdasági géptervezésben még nem áll rendelkezésre olyan numerikus módszer, amely képes lenne kiváltani a szántóföldi vizsgálatokat. Ezért kutatásunkban a diszkrét elemes módszer (DEM) alkalmazásának lehetőségét vizsgáltuk a mezőgazdasági géptervezésben.
A dolgozatban átfogó irodalomkutatást végeztem a diszkrét elemes módszer jelenlegi ipari alkalmazási területein, különös tekintettel a mezőgazdasági vagy ezzel kapcsolatos területekre. Az irodalomkutatás alapján meghatároztam a konkrét mezőgazdasági terményt (kukorica növény) és annak legjellemzőbb igénybevételeit (oldalirányú nyomás és hárompontos hajlítás), melyekre leszűkíttettük a vizsgálatokat.
A növény jellemző mechanikai tulajdonságainak meghatározásához laboratóriumi hárompontos hajlító és oldalirányú nyomó vizsgálatokat végeztünk. A mérésekből kapott eredmények a modellezés során közvetlenül nem használhatóak fel, ezért ezekből matematikai és statisztikai módszerekkel meghatároztam a numerikus módszerhez is használható adatokat, diagramokat.
A modellezés során először megvizsgáltam a rendelkezésre álló diszkrét elemes kapcsolati modelleket, majd ezeket összevetve kiválasztottam a Timoshenko-gerenda elméleten alapuló modellt, amelyet a további vizsgálatokban alkalmaztam. A következő lépésben a növény valós geometriájának diszkrét elemes leképezésének lehetőségeit vizsgáltam meg. Ahhoz, hogy ki tudjam választani azt a geometriai modellt, amely a kiválasztott kapcsolati modellel együtt, legjobban tudja modellezni a valós növény mechanikai és fizikai tulajdonságait, elvégeztem a laboratóriumi mérések szimulációját.
A szimulációk során a diszkrét elemes modell geometriájának struktúráját, valamint az anyagmodell bemenő paramétereit változtatva, egy iterálási folyamaton keresztül, megkerestem az összeállítást, amely a legjobban képes modellezni az oldalirányú nyomás és hárompontos hajlító vizsgálat mérési eredményeit.
A kutatás eredményei egyértelműen azt mutatják, hogy a módszer alkalmas a mezőgazdasági termények feldolgozása során, a növény és a gép részegységeinek interakciója következtében fellépő igénybevételek szimulálására.
szerző
-
Kovács Ádám
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kerényi György
Tanszékvez. hely. egy. docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék