植树挖坑机钻头旋转速度与深度对砂壤土阻力影响试验与数值研究   报告正文   （一） 立项依据与研究内容： 1、 项目的立项依据    2、 项目的研究内容、研究目标，以及拟解决的关键问题 2.1 研究目标  针对机械化植树技术体系，通过研究植树挖坑机的钻头在砂壤土挖坑作业过程中旋转速度和下降深度对土壤阻力的影响。

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     （2）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。

  其次，为了数值计算时考虑土壤对钻头的真实作用，将实验得到的土壤对钻头的作用力（包括铅垂阻力与扭转力矩）与时间的函数关系，作为非线性荷载，施加到钻头螺旋翼片的有限元模型上。由于钻头的运动为边旋转边直线下降，因此在土壤作用力加载的时候，需要分次施加，即将总的工作时间分成若干时间段，然后在每一时间段内将对应的实验作用力与时间的数据结果施加到有限元模型上进行动态计算。最终，可以将全部时间段内的钻头的动力学数据串联起来，构成钻头的力学参数与时间的关系曲线。​