بررسی اثرعمق و زاویه حمل ابزار خاک ورز باریک بر مقدار نیرو و نحوه گسیختگی خاک با استفاده از روش اجزاء محدو سه بعدی

پیش بینی نیروها وارد بر ابزار خاک به منظور تخمین مقاومت کششی و توان مورد نیاز، تحلیل تنش وارد بر ابزار و تعیین حوزه گسیختگی خاک جهت مشخص نمودن ارایش مناسب واحدها، از اهمیت بسزایی برخوردار است. اگر چه بررسی های آزمایشگاهی رفتار متقابل خاک- ابزرا نتایج واقعی را میدهند، اما این ازمایش ها معمولا گران و وقت گیر بوده و به محدوده باریکی از تغییرات خصوصیات خاک محدود می شود. در مدلهای تحلیلی نیز بسیاری از عوامل اثر گذار مانند سرعت و شتاب خاک در نظر گرفته نمشود. تحقیقات نشان می دهد که با به کارگیری مدلی مناسب برای شبیه سازی رفتار متقابل خاک ابزار، روش های عددی می توانند با کمترین هزینه جواب های قابل قبولب ارائه دهند. در این مطالعه با استفاده از روش اجزا محدود و بسته نرم افزاری آبا کوس (ABAQUS،2010) حوزه گسیختگی و نیورهای وارده بر ابزار خاک ورز باریکی به پهنای 10cm که با سرعت ثابت 1m/s به میزان 5cm در خاک حرکت می کند، در چهار زاویه حمله 20 درجه ، 45 درجه ، 90 درجه ، 105 درجه و سه عمق 15 و 20 و 25 cm بررسی شدند. مدل دراکر-پراکر با معیار برش خطی جهت شبیه سازی رفتار تنش- کرنش خاک استفاده شد. نیروهای وارد بر ابزار و فاصله گسختگی (ناحیه گسیختگی خاک در جلوی تیغه و در جهت حرکت) با مدل تحلیل گاودین مقایسه شدند. نتایج نشان داد، با افزایش زائیه حمله، مقاومت کششی افزایش یفات. جهت نیروهای عودی در زاویه حمله 90 درجه و 105 درجه به طرف بالا و در 20درجه و 45درجه به طرف پایین بود. مقدار نیروهای جانبی به طور قابل ملاحظه ای از نیروهای عمودی و افقی کمتر بود. با افزایش عمق، نیروهای عمودی و افقی افزایش اما نیروهای جانبی کاهش نشان دادند. فاصله گسیختگی با افزایشعمق و کاهش زاویه حمله افزایش یافت. نتایج بدست آمده از حل عددی انطباق نسبتا خوبی در مقایسه با تئوری گاودین نشان داد. بنابراین، روش اجزاء محدود می تواند بخوبی پاسخگوی نساز محققان جهت بررسی اثر شرایط مختلف و پیچیده بر رفتار متقابل خاک - ابزار مورد استفاده گیرد.

کلیدواژه ها:

ابزار خاک ورز ، زاویه حمله ، فاصله گسیختگی ، مدل دراکر- پراگر ، نیروی عکس العمل