Investigation of the effect of depth to width ratio and forward speed of a narrow tillage blade on tensile force and modeling it with the finite element method

Latifi - Amogin, Meysam (2020) Investigation of the effect of depth to width ratio and forward speed of a narrow tillage blade on tensile force and modeling it with the finite element method. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
84.pdf

Download (2MB)

Abstract

Research Aim: Tillage is one of the main stages in the production of agricultural products and is an important process to disrupt the soil structure and provide a base for plant growth. The primary goals of tillage in any production of agricultural products system include increasing soil moisture storage, weed control and reducing soil runoff erosion and seed bed preparation. Due to the existing costs in agriculture in the world, finite element software can be used to reduce costs and solve problems in less time. Therefore, this study intends to simulate the soil in Abaqus 2020 environment using FEM method and cut the soil using a narrow tillage blade and examine different parameters. In this study, the effect of advancing speed, blade depth to width ratio on tensile force and its energy using FEM method using Abaqus Explicit software was investigated. Research method: This research was carried out by finite element method with Abacus software and in order to obtain data on draught force of vertical tillage narrow blade and study other research objectives, 4 types of narrow blades with different widths of 2.5, 3, 3.5 And 4 cm with the same length of one meter were used. The material of these blades was CK-45. To measure and determine the factors affecting the amount of draught force of narrow tillage tools, field experiments in clay loam soil conducted in as factorial on randomized complete block design (RCDB) with three replications. Soil moisture was 15%, tractor advance speed (factor A) in four levels of 1, 1.5, 1.8 and 3 km/h, working depth (factor B) in four levels of 10, 20, 30 and 40 cm and blade width (factor C) It was 2.5, 3, 3.5 and 4 cm in four levels and within each plot, the draught and vertical forces on tilling tool and soil cone index were measured. Findings: The parameters of velocity of advance, tillage depth, blade width were the main factors affecting the draught force of the vertical narrow tillage tool and their effect was significant (1% probability level), while their dual interactions with each other on draft was significant (1% probability level). The results of analysis of variance also showed that the triple interaction of factors was at1%. In order to evaluate the difference between draught force data obtained from the farm and the software, t-test was used and because the significant level value was more than 0.05, no significant difference was observed between the farm data and data extracted from the software. Conclusion: The results of the analysis showed that with increasing the depth of tillage from zero to 40 cm, the draught force increases in all conditions.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی اثر نسبت عمق به عرض و سرعت پیشروی تیغه باریک خاکورزی روی نیروی کششی و مدل سازی آن به روش اجزاء محدود
Persian Abstract: هدف: خاکورزی فرایندی مهم جهت به هم زدن ساختمان خاک و فراهم کردن بستر رشد گیاه به شمار میرود و یکی از مراحل اصلی در تولید محصولات کشاورزی است. اهداف اولیه خاکورزی در هر سیستم تولید محصولات کشاورزی شامل افزایش ذخیره و نگهداری رطوبت خاک، کنترل علفهای هرز و کاهش فرسایش روانابی خاک و آماده سازی بستر بذر می باشد. با توجه به هزینه های موجود در کشاورزی که در دنیا مطرح می باشد میتوان از نرم افزارهای المان محدود برای کاهش هزینه ها استفاده کرد و مسائل را در مدت زمان کمتری حل نمود. بنابراین این تحقیق در نظر دارد با استفاده ازروش FEM خاک را در محیط آباکوس شبیه سازی کرده و از طریق تیغه¬ی باریک خاکورز خاک را برش داده و پارامترها ی مختلف را مورد بررسی قرار دهد. در این مطالعه اثر سرعت پیشروی ، عمق و عرض تیغه و نسبت باریک بودن (نسبت عمق به عرض تیغه) بر روی نیروی کششی و انرژی آن با استفاده از روش FEM با استفاده از نرم افزار Abaqus Explicit بررسی خواهد شد. روش شناسی پژوهش: این تحقیق به روش المان محدود و با نرم افزار آباکوس انجام شد و به منظور بدست آوردن داده¬هاي نيروي مقاوم كششي تيغه باريك خاك‌ورز عمودی و مطالعه ساير اهداف تحقيق، از 4 نوع تيغه باريك با عرض‌هاي مختلف 5/2، 3، 5/3 و 4 سانتي‌متري با طول يكسان يك متر استفاده شد. جنس اين تيغه‌ها CK-45 انتخاب گرديد در این تحقیق برای اندازه¬گیری و تعیین عوامل موثر بر مقدار نيروي مقاوم كششي ابزارهاي باريك خاك‌ورزي، آزمایش¬های مزرعه‌ای در خاک لومی رسی و از آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی (RCDB) و با سه تکرار استفاده شد. رطوبت خاک 15درصد، سرعت پيشروي تراكتور (فاكتورA ) درچهار سطح 1، 5/1، 8/1 و 3 كيلومتر بر ساعت، عمق كاري (فاكتورB ) در چهار سطح 10، 20، 30 و40 سانتي¬متر و عرض تيغه (فاكتورC ) نیز در چهار سطح 5/2، 3، 5/3 و 4 سانتي متر بود و در داخل هر کرت صفات نيروي مقاوم كششي تیغه باریک خاك‌ورز عمودی، شاخص مخروطی خاک اندازه¬گیری شد. یافته¬ها: پارامترهاي سرعت پيشروي، عمق خاك‌ورزي، عرض تيغه عوامل اصلي مؤثر بر نيروي مقاوم كششي وسيله خاك‌ورز باريك عمودی مي‌باشند که اثرات اصلي آن¬ها روي ميزان نيروي مقاوم كششي تيغه باريك خاك‌ورز عمودي معني¬دار شد. (سطح احتمال 1%)، ضمن اين¬كه اثرات متقابل دوتايي آن¬ها با يكديگر بر نيروي مقاوم كششي نيز معني¬دار مي‌باشد (سطح احتمال 1%). همچنین نتايج تجزيه واريانس نشان داد که اثر متقابل سه تايي در سطح 1% معني دار مي‌باشند، و تنها اثر تکرار بر نيروي كششي معني‌دار نيست. به منظور بررسی تفاوت داده های نیروی کششی به دست آمده از مزرعه و نرم افزار از آزمونt استفاده شد و چون مقدار سطح معنا داری بیشتر از 0.05 بدست آمد تفاوت معنا داری بین داده های مزرعه و نرم افزار مشاهده نشد. رابطه میان توان کششی(مالبندی) و سرعت پیشروی در نسبت های عمق به عرض مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که با افزوده شدن سرعت پیشروی از مقدار1 تا 3 کیلومتر بر ساعت در تمام نسبت های عمق به عرض نیروی کششی افزایش می یابد. نتیجه¬گیری: نتايج تجزيه و تحليل نشان داد كه با افزايش عمق خاك‌ورزي از صفر تا 40 سانتي متر نيروي مقاوم كششي در تمام شرايط افزايش مي‌يابد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Shahgholi, GholamhosseinUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Abbaspour – Gilandeh, YuosefUNSPECIFIED
Rasekh, MansourUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Date Deposited: 29 Sep 2021 09:47
Last Modified: 29 Sep 2021 09:47
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/13501

Actions (login required)

View Item View Item