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研究内容  植树挖坑机动力消耗的影响因素主要有钻头贯入速度、坑径、坑深和土壤物性等。由于本课题的数值分析采用的是离散元法，而离散元法的优势正是分析松散的颗粒介质动力学行为，故该课题以砂壤土作为土壤样本，分别考虑植树挖坑机钻头的转速和贯入深度对土壤阻力的影响。

研究内容  植树挖坑机动力消耗的影响因素主要有钻头贯入速度、坑径、坑深和土壤物性等。本项目的研究内容包括实验与数值两部分，先进行挖坑机的挖坑实验，然后以实验所得力学数据为基础，再对钻头进行有限元法静态和动态数值分析，最后结合实验，将实验结果与数值计算结果进行定性和定量综合分析，得到土壤—钻头相互作用的数值模型。具体研究内容如下：  （1）挖坑机钻头挖坑实验研究  在实验室的土槽里，对钻头挖坑情景进行1：1的实验研究。由于土壤条件是影响挖坑机钻头动态工作参数的一个重要因素，因此在实验时，拟使用林业生产中常见的砂土、粘土和石质山地土三种典型的土壤类型，每种土壤在实验时均采用不同的湿度和硬度，先做单因素实验，再做正交实验。实验测量的数据包括土壤对钻头的铅垂阻力和扭转力矩。将实验得到的数据做统计平均处理，  （2）挖坑机钻头的有限元数值研究  。  

 拟解决的关键问题  （1）如何通过相关土力学试验确定砂土的离散元模拟物性参数，建立砂土的离散元力学模型；  （2）首先通过试验找出砂土阻力随着挖坑机钻头转速和贯入深度变化的变化规律，然后在理论分析基础上归纳出砂土阻力—转速和砂土阻力—深度的数学函数关系； （3）   3、 拟采取的研究方案及可行性分析研究方案及可行性分析（研究方案，技术路线，组织实施方案及可行性分析。本项目的研究内容包括实验与数值两部分，先进行挖坑机的挖坑实验，然后以实验所得力学数据为基础，再对钻头进行有限元法静态和动态数值分析，最后结合实验，将实验结果与数值计算结果进行定性和定量综合分析，得到土壤—钻头相互作用的数值模型。具体研究内容如下：  （1）挖坑机钻头挖坑实验研究  在实验室的土槽里，对钻头挖坑情景进行1：1的实验研究。由于土壤条件是影响挖坑机钻头动态工作参数的一个重要因素，因此在实验时，拟使用林业生产中常见的砂土、粘土和石质山地土三种典型的土壤类型，每种土壤在实验时均采用不同的湿度和硬度，先做单因素实验，再做正交实验。实验测量的数据包括土壤对钻头的铅垂阻力和扭转力矩。将实验得到的数据做统计平均处理，  （2）挖坑机钻头的有限元数值研究.。​ ​

其次，挖坑机调整数据采集系统及其他实验装置，准备就绪后开始正式挖土实验。实验过程及最终挖坑质量由摄像机拍摄。各种挖坑机测试数据由数据采集系统采集并传输到计算机上进行实时监控及记录。通过对实验得到的不同土壤类型、不同土壤硬度和不同钻头转速的大量实验数据，应用实验统计方法，建立关于钻头进给阻力和扭转力矩与上述因素之间的统计模型。实验过程中，每一组实验需重复2-3次，以消除由于土样配置所产生的测量误差。挖坑实验考虑的影响因素及其水平如表1所示。    表1 实验中影响因素及其水平列表   钻头转速(r/min)  土壤类型 土壤硬度(kg/cm2 )  1 55 砂土 10 2 110 粘土 20 3  165  石质山地  30。     

对钻头动态工作进行有限元分析  首先，对挖坑机钻头进行数值建模。ANSYS的几何建模功能不如其他建模软件功能强大，而且，ANSYS具有与其他建模软件的接口，因此建模使用的软件可以是PROE或CATIA等制图软件，将建好的钻头模型导入到ANSYS进行有限元计算分析。