近日，机械与电子工程学院苑进教授团队在《》在线发表了题为“parametric analysis and numerical optimisation of spinach root vibration shovel cutting using discrete element method”的研究论文。邹亮亮讲师为该论文的第一作者，苑进教授为该论文的通讯作者。
破土铲根是菠菜整株收获的首要环节，铲根过程决定了菠菜植株的运动状态、土壤破碎等根土复合运动形态以及夹持拔取力，关联夹持环节，从而对菠菜收获时的机械损伤产生影响，因而需要对破土铲根过程进行深入研究。之间的相互作用是研究破土铲根过程的核心问题，但由于根-土壤-铲刀之间的相互作用十分复杂，所以需要对铲切过程进行微观和宏观分析。目前国内外对土壤与机具之间的相互作用关系进行了大量的研究，普遍采用离散元方法对其研究并取得较好的效果。但是根-土-机具互作研究较少，特别是根土复合铲切过程。
为了明晰根土复合铲切机理，课题组建立了根土铲振动铲切力学模型，采用hertz-mindlin with bonding模型分析了土壤颗粒间的粘结作用，明确了土壤破碎的边界条件，并采用振动铲切的形式来加速土壤的破碎。根-土壤-铲刀之间的相互作用是研究破土铲根过程的核心问题，采用了离散元方法对根土铲切过程进行了微观分析。分别建立了土壤、根和根土接触模型，并对相应模型进行了参数标定，在此基础上建立了根土复合振动铲切模型，对振动铲切过程进行了研究。最终确定了最优铲切工作参数。通过对根土复合铲切过程进行微观分析可以探究铲切机理，为菠菜机械化设计提供了合理的依据。
该研究得到了国家自然科学基金青年基金项目和面上基金项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.compag.2023.108138
编 辑：万 千
审 核：贾 波
