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国家自然科学基金(51275250): 作品数：16 被引量：293H指数：6; 相关作者：姬长英张庆怡郭俊方会敏赵吉坤更多>>; 相关机构：南京农业大学费萨拉巴德农业大学山东省农业机械科学研究院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金江苏省自然科学基金江苏省普通高校研究生科研创新计划项目更多>>; 相关领域：农业科学建筑科学天文地球经济管理更多>>

降雨诱发泥石流演化及土壤颗粒运移特性研究: 2015年; 基于离散单元法DEM,推导颗粒连接-损伤断裂-运动演化本构模型,建立岩体崩塌边坡模型,进行降雨诱发岩体崩塌滑动及泥石流演化动态过程模拟,在二维边坡模型中实时跟踪6个监测点相关力学及运动参数,分析从稳定至滑动,再到泥石流运动演化过程中参数变化情况,结果表明:细观颗粒间从黏结到损伤断裂再到运动过程中,非线性运动特征差异化明显。基于格陵兰岛岩体崩塌地质条件,建立三维DEM模型,研究了不同基岩坡度下的泥石流演化及土壤颗粒的非线性运动特征;结果表明:基岩坡度从1.0到2.0阶段,测点位移及速度与坡度基本成线性关系,而坡度2.0以上非线性特性显著。; 赵吉坤黄书君王丹张大鸣朱小春; 关键词：细观破坏泥石流土壤颗粒数值模拟

稻麦秸秆旋耕作业中受力与位移分析被引量：13: 2016年; 常见稻麦秸秆在实际作业过程中与刀具作用发生2种变形：挤压秸秆发生弯曲变形和剪切秸秆发生剪切变形,根据2种变形设置弯曲试验和剪切试验,分别测试15～30 mm/min加载速率下弯曲强度和剪切强度。试验结果表明,小麦秸秆抗弯强度随着加载速率增加而减小;水稻秸秆抗弯强度随着转速增加,表现为先增加后减小。小麦秸秆剪切强度随着加载速率增加,表现为先增加后减小;水稻秸秆剪切强度随着加载速率增加而增加。其次在田间试验中,根据2种变形设置横纵向秸秆以及180～280 r/min的刀轴转速,并对其反旋作业。采用同位素示踪法,即根据标记秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内纵横向秸秆的位移变化,将得到的标记点坐标在三维坐标系中用Matlab绘制成曲线,该曲线形状与旋耕刀片在刀轴上排列相似。耕作后位移和坐标结果表明：水稻秸秆位移大于小麦秸秆位移,水稻秸秆标记点位移变化较小麦秸秆标记点位移变化均匀;2种秸秆排列方式对应2种分布情况：纵向标记秸秆坐标在X轴上以零点对称分布,横向标记秸秆坐标在X、Z轴上两侧对称分布。基于以上因素考虑,实际作业中,选择刀轴转速230 r/min以及改变秸秆在田间排列方式,以使秸秆还田效果达到更佳。; 郭俊姬长英Chaudhry Arslan方会敏张庆怡; 关键词：稻麦秸秆旋耕作业剪切强度示踪法

地震条件下陡峭岩体崩塌式渐进破坏研究被引量：2: 2016年; 基于离散单元法DEM,推导颗粒黏结-阻尼振动-运动演化方程,建立三维陡峭岩体模型,在地震横波与纵波条件下,进行岩体渐进式破坏演化动态过程模拟,在模型中实时跟踪9个监测点相关力学及运动参数,分析从稳定至滑动,再到碎石运动演化过程中参数变形情况。结果表明:细观颗粒间从黏结到损伤断裂再到运动的过程中,非线性运动特征差异化明显。水平向横波作用下,左侧岩体渐进式破坏严重,呈现出断裂-分离-接触碰撞-再分离的运动演化过程。不同振动强度下,岩体破损程度差异明显,振幅15以上岩体破坏严重。纵波单独作用下,岩体虽发生水平向裂纹,中部发生较大变形,但整体结构保持较好;模拟发现横波是岩体破坏的主要因素,纵波和横波叠加作用下两侧岩体破坏严重。; 赵吉坤黄书君王丹郑哲邢蕾朱小春; 关键词：离散元地震

基于离散元法的旋耕刀受力分析被引量：64: 2016年; 为分析旋耕刀在有秸秆覆盖和无秸秆覆盖土壤中工作时的受力情况,该文采用离散元法构建土壤-旋耕刀相互作用和秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型。在土槽试验中采用扭矩传感器测量旋耕刀所受扭矩,在仿真中导出每个时刻旋耕刀受到的扭矩和力数据,试验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕作深度100 mm及4种转速77、100、123、146 r/min下进行。结果显示旋耕刀最大扭矩值随着转速增加呈现增加的趋势;在无秸秆覆盖土壤中,试验值与仿真值的相对误差为16.3%;在有秸秆覆盖土壤中二者相对误差为19.1%。耕作过程中旋耕刀所受合力、水平力及侧向力都呈现先升后降的趋势;合力、水平力和垂直力的最大值,都随着转速的增加而增加。旋耕刀刚开始切土时,在有秸秆覆盖的土壤中受到的阻力总比无秸秆覆盖的土壤中所受阻力要大;之后旋耕刀在有秸秆覆盖的土壤中受到的最大力要大于在无秸秆覆盖的土壤中受到的最大力。仿真的水平力和垂直力与旋耕刀理论模型计算得到的旋耕刀水平力和垂直力变化一致。利用离散元法研究旋耕刀切土过程,对探讨刀具与土壤的相互作用机理及设计和优化高秸秆含量土壤中工作的耕作机械具有重要意义。; 方会敏姬长英张庆怡郭俊; 关键词：农业机械秸秆旋耕刀离散单元法

秸秆还田机--锯齿刀和旋耕刀作业性能研究: 秸秆机械化还田是实现农业可持续发展的一项重要措施。将农作物秸秆在田间就地粉碎后翻耕入土，使其腐烂分解，达到大面积培肥地力的效果。对秸秆还田后的土壤而言，由于尚缺乏对这种土壤-秸秆混合物的力学性质及其与机械相互作用规律的深...; 郭俊; 关键词：秸秆还田机旋耕刀

正反转旋耕后土壤和秸秆位移试验分析被引量：22: 2016年; 土壤和秸秆在耕作后的位移变化是保护性耕作和秸秆还田重要组成部分。为分析和比较耕作后两者的位移变化,针对正、反转旋耕2种作业方式以及180、230、280 r/min 3种转速设置重复性试验。试验中按刀辊轴向布置标记铝块和横、纵向秸秆,运用示踪法(以点代面)思想,即根据标记的铝块和秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内土壤和纵、横向秸秆的位移变化。将得到的标记点位置进行标定,并在二维CAD中绘制出标记点在二维地表的形态,该形态与旋耕刀在刀轴上排列相似。2种耕作方式的地表形态和位移对比分析表明:正转旋耕的秸秆埋覆率要高于反旋,反转旋耕破碎率要优于正旋;土壤在耕作后分布较均匀,横、纵向秸秆在正反旋作业后均出现聚集现象,正旋作业更为明显;土壤以及地表秸秆位移反旋作业大于正旋作业,但随着机具转速增加,反旋作业位移呈递减,正旋作业位移呈递增。基于以上因素考虑,可以根据实际作业需要来改变耕作方式、转速以及刀具在刀辊上螺旋线形状来满足不同农艺要求。; 郭俊姬长英方会敏张庆怡华风玲张纯; 关键词：土壤秸秆

基于Push-over的农村砌体房屋地震响应分析被引量：1: 2016年; [目的]农村砌体房屋是震害受损最普遍的结构形式,通过分析砌体结构地震响应特征及评估砌体结构抗震水平,减小地震作用下引发的房屋坍塌等次生灾害,降低震害损失。[方法]运用ABAQUS分析软件建立农村砌体房屋三维有限元分析模型,基于Push-over分析方法得出地震作用下结构损伤、裂缝分布以及荷载位移曲线等地震响应特征,以层间位移角为量化指标对抗震性能进行评估。[结果]研究发现:地震作用下结构开洞纵墙损伤大于未开洞横墙,底层损伤大于上层;裂缝主要集中在楼梯间、大开间墙体等应力集中处以及构件连接薄弱处;最大层间位移角出现在开洞纵墙底层墙体,结构承重横墙稳定性较开洞纵墙好。对于不同模型,砂浆强度等级由M7.5提升为M10时,结构损伤度下降2.1%,基本设防和罕见地震下结构最大层间位移角分别减小24.2%和30.5%;设置圈梁构造措施后,结构损伤度下降10.9%,基本设防和罕见地震下结构最大层间位移角分别减小30.0%和45.1%;提高砂浆强度等级并设置圈梁构造措施时,结构损伤度下降17.4%,基本设防和罕见地震下结构最大层间位移角分别减小45.7%和63.2%。[结论]提升结构砂浆强度等级并设置圈梁构造措施后,砌体房屋稳定性满足抗震要求,对提高砌体结构抗震性能作用显著。; 赵吉坤张慧清黄书君; 关键词：PUSH-OVER分析层间位移角地震响应分析

土壤受泥石流侵蚀强度模型及试验研究被引量：1: 2014年; 泥石流对坡面土壤侵蚀强度研究是泥石流动力过程研究的重要组成部分,而沿程障碍物的存在对其侵蚀强度具有重要影响。基于宾汉模型理论推导建立了有、无障碍物下泥石流侵蚀坡面土壤本构模型,以南京老山某区域为研究对象,建立室内边坡模型,人工模拟泥石流侵蚀坡面土壤过程,进行速度、坡面土壤侵蚀形态及堆积范围相关分析。研究发现:无障碍物下,泥石流一直处于加速运动状态,坡面松散颗粒受剪切力作用而发生移动,从而产生坡面侵蚀,在水平距离60 cm处侵蚀土壤最深达到25 cm,堆积体为叠式堆积扇;障碍物的存在对泥石流具有分流和拦挡作用,分流后的运动体速度和质量均减小,低于同时刻下无障碍物情况,最终在堆积区形成两个堆体;障碍物位置越靠上,分流和质量分配发生越早,新的速度和冲击力越小,沿程携带固体物质能力越弱,坡面土壤在侵蚀坑的深度变化越不明显,对下游坡面土壤的保护效果越好;对比障碍物沿轴向逆时针旋转0°和15°,两种情况下的质量分配比和堆积面积比近似相等,分别为1∶1和1∶2,虽然在15°下右侧分配质量较多,但动能不及左侧,故侵蚀能力较弱,对下游区域的保护效果较明显。; 赵吉坤王丹; 关键词：泥石流本构模型障碍物土壤

仿鼹鼠足趾排列的旋耕-秸秆粉碎锯齿刀片设计与试验被引量：31: 2017年; 随着保护性耕作的不断发展,实际作业中对旋耕刀性能要求愈发严格,该文在国标旋耕刀基础上,将正、侧切削刃上设计成锯齿状,然后考察实际作业过程中功耗、受力以及作业质量,检测仿鼹鼠足趾排列的旋耕-秸秆粉碎锯齿刀片的田间作业功耗和作业质量。针对该锯齿刀片和国标旋耕刀片在有秸秆颗粒和无秸秆颗粒下进行仿真分析,对比可知:在有秸秆颗粒下,由于刀具要与秸秆接触并发生挤压和剪切作用,从而导致受力以及扭矩值较大。结合理论分析,利用扭矩传感器对仿生锯齿刀和国标旋耕刀进行田间试验。根据0.5 m×0.5 m地表设置不同质量秸秆,分别为0、0.375和0.75 kg(0%、50%、100%),测定拖拉机输出扭矩以及功耗,并依照国标测试方法测定作业质量。田间试验得到扭矩与仿真变化趋势一致。当地表无秸秆和地表含50%秸秆时,锯齿刀片扭矩分别为404.05和438.33 N·m;国标旋耕刀片上扭矩分别为389.27和443.79 N·m。当地表秸秆质量分数为100%时,锯齿刀和国标旋耕刀片上扭矩分别为557.92和507.34 N·m。耕作后地表秸秆和土壤评价结果显示:不同质量含量秸秆覆盖下,仿生锯齿刀耕作后的秸秆掩埋率、土壤破碎率、长度≤15 cm秸秆比例等方面都优于国标旋耕刀。田间试验和仿真结果都显示当地表覆盖秸秆量为0%和100%时,仿生锯齿刀的扭矩高于国标旋耕刀。虽然仿生锯齿刀只在秸秆覆盖量为50%时扭矩与功耗优于国标旋耕刀,但在3种秸秆覆盖量下仿生锯齿刀的耕后地表质量都明显优于国标旋耕刀。综上考虑,在实际作业中,可适当收集田间秸秆。该研究为实现只应用一种刀片来完成旋耕和秸秆粉碎2种不同作业目标提供了参考。; 郭俊张庆怡Muhammad Sohail Memon姬长英赵正; 关键词：旋耕刀

Experimental study on slope sliding and debris flow evolution with and without barrier被引量：1: 2015年; A constitutive model on the evolution of debris flow with and without a barrier was established based on the theory of the Bingham model. A certain area of the Laoshan Mountain in Nanjing, Jiangsu Province, in China was chosen for experimental study, and the slope sliding and debris flow detection system was utilized. The change curve of the soil moisture content was attained, demonstrating that the moisture content of the shallow soil layer increases faster than that of the deep soil layer, and that the growth rate of the soil moisture content of the steep slope is large under the first weak rainfall, and that of the gentle slope is significantly affected by the second heavy rainfall. For the steep slope, slope sliding first occurs on the upper slope surface under heavy rainfall and further develops along the top platform and lower slope surface, while under weak rainfall the soil moisture content at the lower part of the slope first increases because of the high runoff velocity, meaning that failure occurring there is more serious. When a barrier was placed at a high position on a slope, debris flow was separated and distributed early and had less ability to carry solids, and the variation of the greatest depth of erosion pits on soil slopes was not significant.; Ji-kun ZhaoDan WangJia-hong Chen

国家自然科学基金(51275250)

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