Talaj-szerszám egymásra hatás eredményeként létrejövő talajprofilok vizsgálatai laboratóriumi talajvályú és diszkrét elemes módszer alkalmazásával
A mezőgazdaság feladata a világ népességének élelmiszerrel való ellátása. A népesség növekedése és a földek elhasználódása a mezőgazdasági technológiák fejlesztésének és hosszú távon fenntarthatóvá tételének igényét vonja maga után. A talajművelési eszközök és technikák évezredek alatt alakultak ki és fejlődtek olyanná amilyenek ma. Sokáig csak kísérletek és az azokkal alátámasztott analitikus módszerek kínáltak lehetőséget a fejlesztésre. Az utóbbi évtizedekben, a számítógépes technika fejlődésével, azonban megjelentek különböző numerikus módszerek is. A mezőgazdasági talajok modellezésére kezdetben a végeselemes módszert alkalmazták, napjainkban pedig egyre inkább a diszkrét elemes módszert (DEM) használják. Ennek a dolgozatnak a fő célja a kultivátorszerszám talajra gyakorolt hatásának minőségi szempontból történő vizsgálata volt, amely a korábban lefolytatott laboratóriumi talajvályús mérések során lézeres profilográffal felvett talajprofilok és a diszkrét elemes szimulációk során kialakult felszínprofilok összehasonlításával történt. A profilfelvétel három különböző szélességű kultivátorkapával (100 mm, 230 mm, 300 mm), egy adott sebességen (2 m/s), két különböző nedvességtartalmú (2% és 15%-os térfogati nedvességtartalom) homoktalajon történt. A mérések 0,15 m-es munkamélységen készültek. Vizsgálataimat megelőzően előzetes kutatásokat végeztem a gömbformától eltérő különböző szemalakok teljes halmazban történő működéséről. A talajprofilok vizsgálata mellett további célom volt, az alkalmazott talajokkal elvégzett ödométeres mérés lefolytatása, és diszkrét elemes modelljének elkészítése, valamint kalibrálása. A diszkrét elemes szimulációkhoz a YADE nyílt forráskódú programot használtam, a szimulációkba beillesztett szerszámgeometriákat a korábbi munkáim során háromdimenziós szkennelés segítségével hoztam létre. A vizsgálati eredmények alapján a DEM szimulációval történő közelítéssel jó egyezéseket tapasztaltunk és láthatóvá tettük a modell továbbfejlesztési lehetőségeit is.
Források:
[1] Ono, I., Nakashima, H., Shimizu, H., Miyasaka, J., Ohdoi, K.: Investigation of elemental shape for 3D DEM modeling of interaction between soil and a narrow cutting tool, Journal of Terramechanics 50, 265-276 (2013)
[2] Gürsoy, S., Chen, Y., Li, B.: Measurement and modelling of soil displacement from sweeps with different cutting widths. Biosystems Engineering, 161, 1-13. (2017)
[3] Tamás, K.: "The role of bond and damping in the discrete element model of soil-sweep interaction." Biosystems Engineering 169, 57-70 (2018)
szerző
-
Oláh Zsófia
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Tamás Kornél
egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Hudoba Zoltán
tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék
