摘要：为探明土壤条件和工作参数对圆盘式开沟机作业功耗的影响规律,该文采用光滑粒子流体动力学方法构建了土壤-开沟刀盘的有限元模型,利用ANSYS软件中的显示动力模块LS-DYNA对开沟刀盘土壤切削过程进行仿真分析,得出开沟刀盘在土壤切削过程中功率消耗的变化规律。结合正交试验设计和数值模拟技术,研究土壤坚实度、刀盘转速和开沟深度对圆盘式开沟机作业功耗的影响规律,得出影响作业功耗的因素主次顺序是土壤坚实度〉开沟深度〉刀盘转速。采用多变量单目标优化方法,建立关于土壤坚实度、刀盘转速和开沟深度的作业功耗模型,利用Matlab软件对功耗模型进行求解,得出当土壤坚实度为120 N/cm^2,刀盘转速为225 r/min,开沟深度为405 mm时,作业功耗最小为32.4 kW。通过土槽试验对优化结果进行验证,结果表明：理论值与试验值的相对误差为5.68%,作业功耗模型和优化结果具有较高的准确性。该研究可为圆盘式开沟机选择节省功耗的参数组合提供参考。

关键词：农业机械 有限元方法 土壤 开沟 仿真分析 

单位：中国农业机械化科学研究院; 北京100083; 南方粮油作物协同创新中心; 长沙410128; 新疆农垦科学院机械装备研究所; 石河子832000