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第 37 卷 第 20 期 农 业 工 程 学 报 Vol.37 No.20 2021 年 10 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Oct. 2021 53 基于离散元法的深松作业玉米秸秆运动规律 赵淑红，高连龙，袁溢文，侯磊涛，张 鑫，杨悦乾※ （东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030 ） 摘 要：东北垄作区玉米秸秆还田条件下，针对垄台播种带秸秆残茬易导致深松铲以及后续机具缠草堵塞和阻力增加等 问题，建立深松铲-土壤-秸秆-根茬的离散元模型，分析仿真因素秸秆距垄台中心距离、秸秆与机具前进方向夹角、根茬 状态（根茬中间切割、根茬一侧切割、根茬挑起和无根茬）和秸秆之间相互影响对深松作业过程中秸秆拨离垄台的影响。 进一步探究深松铲作用下垄上秸秆运动规律并分析其扰动比阻（秸秆扰动力矩与深松铲阻力之比）。仿真结果表明：秸秆 距垄台中心距离对秸秆位移中的水平侧向运动的影响最大；秸秆水平侧向位移随着秸秆与机具前进方向夹角增大呈减小 趋势；根茬状态影响秸秆位移的主次顺序依次为：根茬挑起、根茬一侧切割、无根茬、根茬中间切割；当秸秆距垄台中 心距离为 60 mm 时，秸秆之间相互影响对秸秆位移中的前进方向运动的影响最大；当秸秆距垄台中心距离大于 60 mm， 秸秆前进方向位移呈增大趋势。秸秆运动的力矩变化趋势为平稳变化，后产生峰值，最后又趋于平稳；影响秸秆力矩的 主次顺序依次为：根茬状态、秸秆之间相互影响、秸秆距垄台中心距离、秸秆与机具前进方向夹角。深松过程中，秸秆 扰动比阻在切割根茬一侧时达到最大值 0.152 mm 。田间对比试验结果表明，仿真模型得到的秸秆总位移、水平侧向、前 进方向和垂直方向位移与田间试验值的误差分别为 0.36%～9.67%、0.16%～12.31%、0.56%～10.11%和 0.43%～4.63% ， 秸秆力矩的误差为 0.16%～11.06%。研究结果可为深松铲设计以及优化提供一定的理论依据。 关键词：仿真；试验；离散元法；深松；秸秆运动；力矩 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.0006 中图分类号：S222.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2021)-20-0053-10 赵淑红，高连龙，袁溢文，等. 基于离散元法的深松作业玉米秸秆运动规律[J]. 农业工程学报，2021，37(20)：53-62. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.006 Zhao Shuhong, Gao Lianlong, Yuan Yiwen, et al. Maize straw motion law in subsoiling operation using discrete element method[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(20): 53-62. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.006 优化深松铲结构。 0 引 言  刘俊安[14]利用离散元颗粒粘结形成玉米根系及根土 深松可以打破犁底层，改善土壤耕层结构，增强土壤 复合体，建立根系-土壤模型，对仿真与田间深松试验的 通透性，提高土壤蓄水能力和改善植物根系生长环境[1-4]， 土壤扰动数