曹中華，王　攀，吳先兵，李　果，陳　建

(西南大學 工程技術學院，重慶　400715)

?

土壤—開溝部件接觸的動態(tài)仿真方法的研究

曹中華，王攀，吳先兵，李果，陳建

(西南大學 工程技術學院，重慶400715)

摘要：早期土壤—開溝部件接觸的研究主要采用試驗研究及傳統(tǒng)的分析方法。近些年，計算機技術的發(fā)展突飛猛進，仿真技術也得到了很大的進步。為此，主要分析了FEM、DEM、無網格法、CFD、ANN等5種數(shù)值模擬方法及其中兩種方法的耦合在土壤—開溝部件接觸的動態(tài)仿真中的應用以及各種方法在應用中存在的差異，并對存在的一些問題進行了分析。最后，提出了未來發(fā)展的重點和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：仿真技術；開溝部件—土壤接觸系統(tǒng)；差異；發(fā)展趨勢

0引言

研究土壤—開溝部件接觸的目的是為了獲得開溝部件最優(yōu)的工作參數(shù)且探索土壤—開溝部件之間存在的關系，最終達到減小牽引力以減小能耗的目的。假設在耕作過程中，自變量—土壤初始狀態(tài)為Si、開溝部件的形狀為Ts、部件移動方式為Tm、因變量—土壤最終狀態(tài)為Se、耕作阻力為F，Gill和Vanden Berg[1]把這5者之間的關系用兩個函數(shù)f和g表示為

F=f(Si,Ts,Tm)

Se=g(Si,Ts,Tm)

根據上式，選取Si、Ts、Tm使得F最小，同時得到滿足農藝要求的Se，即設計耕作部件的問題等價于求解方程的最優(yōu)解。

將上述模型具體化，是一個非常困難的問題，也一直是研究者努力的目標。雖然函數(shù)定性說明了影響土壤最終狀態(tài)的相關因素，但不能描述土壤—開溝部件的接觸過程。為此，本文對目前各種數(shù)值模擬方法在土壤—開溝部件接觸的動態(tài)仿真方面應用的特點進行了系統(tǒng)介紹，并分析了各種數(shù)值模擬方法在仿真中存在的差異及適用性，找出一種理論上更適合對土壤—開溝部件接觸的過程進行動態(tài)仿真的方法，以期望對開溝部件的優(yōu)化提供理論依據，為土壤動力學的研究產生積極的影響。

1土壤—開溝部件接觸的研究方法

采用試驗、數(shù)值模擬兩種方法來研究上述兩個函數(shù)關系：試驗包括土槽試驗及田間試驗；數(shù)值模擬方法主要包括傳統(tǒng)分析方法、有限單元法、離散單元法、無網格法、計算流體力學及人工神經網絡。

1.1試驗、傳統(tǒng)分析方法的應用

早期的研究主要采用了試驗及傳統(tǒng)分析方法，依據下列兩條技術路線進行：①通過對田間試驗的數(shù)據進行理論修正,找到能對土壤狀態(tài)進行描述的特定參數(shù)及它們之間存在的特定關系;②以試驗分析為基礎，假設土壤—開溝部件接觸符合一定關系，進一步計算出能夠描述開溝過程的理論模型及推求它們之間的相互作用[2]。

傳統(tǒng)分析方法的基本思想是假設土體為剛塑性體，通過靜力平衡原理求解以自由面、開溝部件與土體的相互作用邊界及土壤切削試驗中找出的土體破裂線(面)組成的力隔離體,求得土體對開溝部件的阻力[3]。

1918年，E.A. White 在康奈爾大學完成的博士論文“關于犁體及其對土垡作用的研究”被認為是一個里程碑，標志著土壤耕作工作的研究開始了較理論性的探討[4]。20世紀20年代，前蘇聯(lián)郭遼契金理論上對土壤—開溝部件的接觸進行了分析，從而為犁體曲面的優(yōu)化設計、開溝過程的動態(tài)分析奠定了基礎。自1925年后， Nichols及他的同事做了大量的研究工作，并且發(fā)表了一系列的文章；英國、德國的科學家也進行了相關研究[1]。我國陳秉聰、邵耀堅、曾德超和羅錫文等人在此領域也做了大量卓有成效的研究工作[5-6]。

然而，傳統(tǒng)分析方法有其明顯的局限性：它不是基于隨刀具入土角度、土壤含水量、土壤密度等因素而變化的土壤實際失效模式，而土壤的失效取決于刀具的形狀、耕作速度及土壤的物理特性[7]。因而，基于假設基礎上被動土壓力理論及土壤失效模式的傳統(tǒng)分析方法在耕作機具的優(yōu)化方面作用有限[8]。

1977年以來，尤其是20世紀90年代以來，隨著試驗手段不斷完善與計算機性能迅速提高，特別是由于有限單元法、離散單元法等數(shù)值模擬方法的引入，土壤動力學領域的研究取得了較大的進展。

在試驗方法方面，田間試驗及土槽試驗繼續(xù)被使用，而且一些新的方法陸續(xù)也被引入：如X射線透射、掃描電鏡及各種先進的測力裝置，通過這些裝置來觀察并記錄土壤最終狀態(tài)及開溝部件的響應[9-10]。

1.2有限單元法(Finite Element Method，F(xiàn)EM)的應用

有限單元法是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。有限單元法的基本思想是將物體離散為有限個簡單單元的組合，原物體可以通過這些單元的組合來模擬。對于土壤開溝問題，有限單元法的應用非常廣泛，因為開溝部件的切向和法向的應力分布以及土壤的應力分布、應變情況、破壞的具體位置可以被較準確的預測[11]。

Mouazen等[12]認為用有限元法研究土壤—開溝部件接觸問題時應當考慮以下幾點：土壤—開溝部件接觸的相互作用；土壤機械特性參數(shù)的選擇；土壤的失效形式。郭志軍[13]等按照建立土壤—開溝部件接觸的有限元模型、土壤的種類的選取，及土壤本構關系的確立、室內試驗和田間試驗的對比分析、有限元模型參數(shù)的選取及分析內容的部分研究成果進行了歸納。根據是否考慮耕作部件對土壤的動力影響，徐中華等[14]將研究分為準靜態(tài)和動態(tài)仿真兩個部分：前者因耕作速度較低，采用準靜態(tài)模擬；后者因耕作速度較高在分析模型中加入了動力成分。用有限元方法分析土壤—開溝部件接觸相互作用的前提是要建立精確的土壤本構關系。目前常采用的土壤本構關系有Drucker—Prager非線性彈塑性模型、Duncan—chang雙曲線應力—應變模型，線性彈塑性本構模型及粘彈塑性帽蓋模型。

2002年，Abdul[15]等以8節(jié)點線性等參數(shù)單元建立了4種不同角度組合的深耕鏟的三維非線性有限元模型，同時考慮模型幾何、物理、邊界非線性，以及牽引力、土壤最終狀態(tài)及深松鏟表面壓力分布等問題，對土壤模型選用Drucker—Prager非線性彈塑性模型，并且選用砂壤土進行室內土槽試驗來與有限元模型進行對比分析。2003年，Mootaz Abo—Elnor[16]提前定義了土壤的失效面，土壤本構關系使用Dancan-Chang雙曲線應力—應變模型，用有限元軟件Abaqus建立了土壤—開溝部件的三維有限元模型并進行了開溝過程的動態(tài)仿真，分析開溝速度及加速度對開溝阻力的影響。結果表明：開溝阻力受開溝加速度的影響顯著，開溝阻力受開溝速度的影響不大；且隨著加速度的增加，開溝阻力也逐漸增大。陸懷民[17]在不考慮土壤與刀面間的摩擦的基礎上，采用粘彈塑性帽蓋模型，建立了粘性土壤—工程機械切削部件接觸的有限元模型，并進行了切削過程的仿真分析，仿真與試驗均表明：在切刀水平位移相同時，切削速度越高，土壤的反作用力就越大。因此，對于耕作機械，在動力不足時，可以適當降低速度以減少切削阻力。2014年，佟金[18]等利用有限元方法，土壤模型為Drucker-Prager非線性彈塑性模型，在Abaqus軟件中建立了土壤—凸齒鎮(zhèn)壓器接觸的三維有限元模型，并對其運動過程進行動態(tài)仿真。本文使用任意拉格朗日一歐拉方法對模型進行自適應網格劃分，以解決土體局部變形引起單元畸變而導致分析中斷的問題和單元扭曲導致分析不收斂的問題。根據凸齒鎮(zhèn)壓器的兩種工作模式，對模型設置不同的邊界條件，探討不同載荷、凸齒鎮(zhèn)壓器沉降量及牽引力之間存在的因果關系。為了優(yōu)化凸齒鎮(zhèn)壓器的表面結構，改進其幾何結構、選擇合理的作業(yè)參數(shù)以提高土壤表面的微形貌從而使得機具工作簡便、能耗降低。本文通過土槽試驗來驗證有限元仿真的準確性，搭建了基于室內土槽的凸齒鎮(zhèn)壓器牽引試驗平臺，通過土槽試驗對有限元分析結果的有效性進行驗證，以實現(xiàn)改進凸齒鎮(zhèn)壓器的幾何結構、表面結構的優(yōu)化及作業(yè)參數(shù)的選擇，達到提高土壤表面微形貌加工作業(yè)質量、降低能耗的目的。2015年，Tagar等[19]以Drucker-Prager非線性彈塑性模型為土壤本構模型，對土壤在土槽和田間的破碎模式進行了有限元仿真,結果表明：有限元仿真模擬土壤破碎是一個很好的工具,土槽的仿真結果比在田間的更符合實際，無論是在土槽還是在田間，土壤的破碎和土壤的稠度有直接關系。

相比于有限元法，離散元法計算比較簡單，數(shù)據量較少，無需建立大型的剛度矩陣，允許單元發(fā)生大的平移、轉動，可以求解一些含有復雜物理力學模型的非線性問題；而且離散單元法適合于界面弱連接的非連續(xù)介質問題或連續(xù)體到非連續(xù)體轉化的材料損傷破壞問題。

1.3離散單元法(Distinct Element Method，DEM)的應用

離散單元法DEM是一種顯式求解的數(shù)值模擬方法，在最基本的牛頓第二定律基礎之上，它將土壤認定為不連續(xù)的獨立質點的集合[20]，具有牢固的理論依據。離散體單元法將單元分為圓盤單元和多邊體單元兩類，為了研究方便且考慮土壤顆粒形狀的特殊性，目前研究者將用于分析土壤的離散單元法中的單元普遍視為圓盤形[21-22]。

2001年，Horner等[23]建立了一種能夠反映犁與土壤之間相互作用的3D離散單元法模型。該模型具有較好的定性結果，但不能反映出定量結果。2002年，Owen等[24]提出了離散單元法適用于土壤之間相互作用的柔性或剛性建模。土壤的非線性行為和土壤之間的交互作用可以很容易地用離散單元法描述出來。2003年，徐泳[25]等提出對土壤—耕作部件接觸的相互作用采用離散元法進行仿真分析。其根據土壤的力學特性，建立了合理的土壤顆?！鞑考佑|的模型，選擇合理的算法，并利用高速計算機進行仿真。結果表明：土壤的運動特征、受力、變形及能量耗散都有特定的規(guī)律，因此耕作過程的細觀力學機理被讀者了解。2007年，Asaf等[26]基于一種原位測試和逆向技術提出了一種確定離散單元法模型參數(shù)的方法。2013年，Korne′l等[27]開發(fā)了土壤交互作用的三維離散單元法仿真模型，并通過模擬和試驗的對比證明了該模型的準確性。2014年，Elvis等[28]用離散單元法創(chuàng)建了土壤不可逆耕作的預測模型。

目前，在采用有限元法、離散元法處理時遇到了問題：①高速撞擊往往引起結構的幾何畸變(如侵徹、穿透)，采用傳統(tǒng)有網格的數(shù)值方法，無法避免網格畸變問題，給分析計算帶來困難；②材料成型過程中，采用網格模擬材料流動變形帶來的不便；③動態(tài)裂紋擴展，以及“激波”現(xiàn)象的數(shù)值模擬，采用網格方法必須實施網格的重新生成，給問題的處理造成了困難；④流體—結構相互作用、相變問題的分析中界面的追蹤模擬；⑤求解某些特殊問題(如奇異性問題、高振蕩問題等)，傳統(tǒng)的數(shù)值方法計算精度和收斂性差，且實施不便；⑥網格類的自適應算法與技術的實現(xiàn)比較困難，而無網格的自適應實現(xiàn)相比要簡單便利。

1.4無網格法(Meshless Method)的應用

無網格法克服了對網格的依賴，在涉及網格畸變、移動等問題中顯示了明顯的優(yōu)勢,包括光滑粒子動力學法(Smooth Particle Hydrodynamics, SPH)及多象限法等，目前應用較多的是SPH。進行土壤的耕作時，土壤會發(fā)生破壞以至大變形，所以可以選用SPH法，因為SPH法不適用網格，就不會有網格畸變問題的發(fā)生。同時，SPH法也適用于材料在高加載速率下的斷裂等問題的研究。因此，SPH非常適于耕作過程的動力學描述。

Bui等[29-30]在2003-2006年間進行了一系列關于土體中固-液兩相和固-液-氣三相相互作用的SPH數(shù)值模擬研究分析，提出了SPH模型。土體長時間擱置就會板結，2006年，鐘江[31]等利用SPH方法建立了土壤高速鑿切的有限元數(shù)值仿真模型，研究反旋鑿切土壤的動態(tài)耕作過程，為更好地疏松土壤、降低能耗提供了理論基礎。2010年，Binesh等[32]第一次在增強土壤彈塑性分析中應用了無網格法，通過實驗驗證了該方法得出的結果與有限元分析法的結果吻合。1.5計算流體力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)的應用

Karmakar等[33]將土壤當作粘塑性材料，使用CFD對耕作刀具周圍土壤變形模式進行了研究，確定了耕作刀具周圍土壤流動具有“塑性流動”和“塞流”兩種模式，同時指出了土壤失效前耕作刀具的臨界速度和深度。同年，Karmakar等[34]從流體流動角度，構建了土壤—開溝部件接觸的動力學模型，通過對接觸系統(tǒng)的分析可以為開溝刀具的優(yōu)化提動理論基礎，可以實時了解溝壟平整度、壓力分布及能量需求等的情況；基于土壤的粘-塑性參數(shù)，可以建立不同類型的土壤模型。在后續(xù)的研究中，Karmakar等[35]對耕作刀具在高速耕作過程中，刀具表面的壓力分布和土應力模式進行了研究，指出雖然矩形刀具是非流線體，但它比流線體刀具更能抵抗土壤的壓力和粘性阻力。2009年，Karmakar等[36]在不同的耕作速度、耕作深度、土壤粘度下進行了土槽試驗，得到的實驗數(shù)據與利用CFD得到的模擬數(shù)據進行了比較，結果顯示：當耕作刀具耕作較淺耕作深度和耕作速度較低時，兩者的數(shù)據相關系數(shù)最大。2008年，Barker[37]運用計算流體力學方法模擬土壤和耕作刀具交互運行的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，可預測土壤與耕作刀具接觸面的負荷。

1.6人工神經網絡(Artificial Neural Network，ANN)的應用

1999年，Zhang[38]等應用ANN來模擬土壤-機具的相互作用及土壤行為。2001年，Jayasuriya[39]等認為ANN能處理土壤動力學中模糊和非均勻變量的輸入問題。

1.7幾種數(shù)值模擬耦合方法的應用

2012年，Mabssout等[40]將應用于土壤動力學問題分析的兩種方法：Taylor-SPH與Runge-Kutta進行了比較，并指出Taylor-SPH方法穩(wěn)定性、效率更高。

2主要問題和未來發(fā)展趨勢

2.1存在的問題

研究者們對土壤—開溝部件接觸的仿真分析進行了大量的研究和改進，但是至今沒有一種本構關系能適應于所有的土壤狀況。主要問題是：①沒有考慮土壤內部出現(xiàn)裂紋的模擬研究；②模擬邊界條件都是人為確定的，這樣就會帶來計算的誤差；③對于高速切削(切削速度接近或達到土壤塑性應力波傳播速度的土壤切削)，目前的研究還不成熟；④對于保證開溝部件的優(yōu)化設計降低剪切破碎阻力的研究較少。這些都是當前土壤—開溝部件接觸系統(tǒng)存在的主要問題。

2.2研究重點及發(fā)展趨勢

基于以上土壤—開溝部件接觸系統(tǒng)存在的問題，目前急需解決的重點是：①考慮精確的數(shù)學模型、選擇合理的算法、精確的模擬邊界條件和施加載荷以建立土壤—開溝部件接觸的動態(tài)仿真模型，處理土壤的大變形問題。②采用合適的破碎模型，完整地分析土壤的破碎過程，對土體的內部應力和位移進行一定的預測。③土壤種類多樣，通過試驗研究結果和數(shù)值模擬軟件分析結果的仿真對比來尋找一種本構關系可以適合于多種土壤狀況的本構模型。④通過大量的實驗和計算建立耕作部件合理的優(yōu)化數(shù)學模型來尋找最合適的開溝部件形狀，以達到對實踐的指導。

3結論

通過研究FEM、DEM、無網格法、CFD、ANN這5種數(shù)值模擬方法以及其中兩種方法的耦合在土壤—開溝部件接觸系統(tǒng)的動態(tài)仿真中的應用和差異，說明了數(shù)值模擬結果的準確性，并且數(shù)值模擬花費小、周期短，有其特定的優(yōu)勢，應用前景廣泛。

參考文獻：

[1]Gill WR,Vanden Berg G E.Soil dynamics in tillage and traction[C]//Agriculture Handbook, United States Department of Agriculture, 1967.

[2]Araya K, Gao R. A non-linear three-dimensional finite element analysis ofsubsoiler cutting with pressurized air injection[J].Agric. Engng Res, 1995, 61: 115-128.

[3]姚禹肅.應用于耕具阻力預測中的力學方法[M].北京:科學出版社,1994:116-122.

[4]華云龍,張偉,董務民.力學可以為農業(yè)現(xiàn)代化作貢獻[J].力學進展,1998, 28(3): 289-298.

[5]曾德超.機械土壤動力學[M].北京:科學技術出版社,1995.

[6]羅錫文.地面機器系統(tǒng)力學[M].北京:中國農業(yè)出版社, 2002.

[7]Karmakar S, Kushwaha R L.Dynamic modeling of soil-tool interaction: An overview from a fluid flow perspective[J].Terramechanics, 2006,43: 411-425.

[8]Kushwaha R L,Chi L, Shen J.Analytical and numerical models for predicting soil forces on narrow tillage tools-a review[J].Can Agric Eng，1993, 35(3):183-190.

[9]Salokhe V M, Pathak B K. Effect of aspect ratio on soil reactions on flat tines in dry sand[J].Agric. Engng Res,1993,56:179-188.

[10]Fiekle J M. Finite element modelling of the interaction of the cutting edge of tillage implements with soil[J].Agric. Engng Res, 1999, 74: 91-101.

[11]劉輝.基于LS-DYNA的旱地旋耕刀工作機理研究[D].重慶：西南大學，2012.

[12]Mouazen A M, Neményi M. A review of the finite element modeling techniques of soil tillage [J].Mathematics Computers in Simulation, 1998, 48(1): 23-32.

[13]郭志軍,佟金,任露泉,等.耕作部件—土壤接觸問題研究方法分析[J].農業(yè)機械學報, 2001, 32(4): 102-104.

[14]徐中華,王建華.有限元分析土壤切削問題的研究進展[J].農業(yè)機械學報,2005, 36(1): 134-137.

[15]Mouazen A M，Ramon H. A numerical statically hybrid scheme for evaluation of draught requirements of a subsoiler cutting a sandy loam soil，as affected by moisture content，bulk density and depth[J].Soil and Tillage Research，2002，63(1)：155-165.

[16]Abo-Elnor M，Hamilton R，Boyleb J T.3D Dynamic analysis of soil-tool interaction using the finite element method[J].Journal of Terramechanics，2003,40(1)：51-62.

[17]陸懷民.切土部件與土壤相互作用的粘彈塑性有限元分析[J].土木工程學報，2002,35(6)：1-4.

[18]佟金,張智泓,陳東輝,等.凸齒鎮(zhèn)壓器與土壤相互作用的三維動態(tài)有限元分析[J].農業(yè)工程學報,2014,30(10):48-59.

[19]Tagar A A, Ji C Y, Jan A, et al. Finite element simulation of soil failure patterns under soil bin and field testing conditions[J].Soil & Tillage Research，2015，145:157-170.

[20]Mouazen A M，Nemenyi M. Tillage tool design by the finite element method: Part1. Finite element modeling of soil plastic behavior[J].J.Agric Engng.Res，1999,72(1)：37-51.

[21]Hiroaki Tanaka, Koji Inooku, Osamu Sumikawa, et al.Simulation of soil behavior at subsoiling by the distinct element method[C]//Proceeding s of the 6th Asia-Pacific Conference of the International Society of Terrain-Vehicle Systems,2001: 194-200.

[22]Masato shi Momozu, Akira Oida, Hito shi Nakashima. Simulation of shear box text by the distinct element method[C]//Proceedings of the 6th Asia-Pacific Conference of the International Society of Terrain-Vehicle Systems,2001:181-188.

[23]Horner D A, Peters J F, Carrillo A. Large scale discrete element modeling of vehicle-soil interaction[J].Eng. Mech，2001, 127(10):1027-1032.

[24]Owen D, Feng R J, Souza Y, et al. The modeling of multi-fracturing solids and particulate media[C]//In: Proceedings of the 5th World Congress on Computational Mechanics,Vienna,Austria，2002.

[25]徐泳,李紅艷,黃文彬.耕作土壤動力學的三維離散元建模和仿真方案策劃[J].農業(yè)工程學報,2003,19(2):34-38.

[26]Asaf Z, Rubinstein D, Shmulevich I. Determination of discrete element model parameters required for soil tillage[J].Soil Tillage Res，2007, 92: 227-242.

[27]Korne′l Tama′s, Istva′n J.Jo′ri, Abdul M. Modelling soil-sweep interaction with discrete element method[J].Soil & Tillage Research, 2013, 134: 223-231.

[28]Elvis López Bravo, Engelbert Tijskens, Miguel Herrera Suárez,et al. Prediction model for non-inversion soil tillage implemented on discrete element method [J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2014, 106: 120-127.

[29]Bui H H, Sako K, Fukagawa R. Numerical Simulation of Soil-Water Interaction Using Smoothed Paticle Hydrodynamics(SPH)Method [C]//Proceedings of the 15th International Conference of the ISTVS,Hayama, Japan，2005(9):1-15.

[30]Bui H H, Fukagawa R. Smoothed paticle hydrodynamics for soil mechanics[C]//The proceedings of 6th European Conference on numerical methods in geotechnical engineering,London.Taylor&Francis Group, 2006 :275-281.

[31]鐘江，蔣建東.基于光滑粒子流體動力學仿真的板結土壤深旋耕技術[J].機械工程學報，2010,46(19):63-69.

[32]Binesh S N, N Hataf, A Ghahramani. Elasto-plastic analysis of reinforced soils using mesh-free method[J].Applied Mathematics and Computation, 2010, 215: 4406-4421.

[33]Karmakar S, Kushwaha R L. Simulation of soil deformation around a tillage tool using computational fluid dynamics[J].Transactions of ASABE, 2005, 48(3):923-932.

[34]Karmakar S, Kushwaha R L. Dynamic modeling of soil-tool interaction:An overview from a fluid flow perspective [J].Journal of Terramechanics, 2006, 43:411-425.

[35]Karmakar S, Kushwaha R L, Lague C.Numerical modeling of soil stress and pressure distribution on a flat tillage tool using computational fluid dynamics[J].Biosystems Engineering, 2007, 97: 407-414.

[36]Karmakara S R, Ashrafizadeh R L, Kushwaha. Experimental validation of computational fluid dynamics modeling for narrow tillage tool draft[J].Journal of Terramechanics,2009,46: 277-283.

[37]Barker M E. Predicting Loads on Ground Engaging Tillage Tools Using Computational Fluid Dynamics[D].Iowa:Iowa State University,2008.

[38]Zhang Z X, Kushawaha R L. Application of neural networks to simulate soil-tool interaction and soil behavior[J].Can Agric Eng, 1999, 41(2):119-205.

[39]Jayasuriya H P W, Salokhe V M. A review of soil-tine models for a range of soil conditions [J].Agric Eng Res，2001, 79(1):1-13.

[40]Mabssout M, Herreros M I， Runge-Kutta，et al.Two time integration schemes for SPH with application to Soil Dynamics[J].Applied Mathematical Modelling, 2013, 37: 3541-3563.

Research of Dynamic Simulation Method on Soil-ditching Component Interaction

Cao Zhonghua , Wang Pan, Wu Xianbing, Li Guo, Chen Jian

(College of Engineering and Technology，Southwest University，Chongqing 400715,China)

Abstract：Early research on soil-ditching component interaction mainly uses experimental and traditional methods. Recent years, with the rapid development of computer technology, the simulation technology make great progress, too. The text mainly analyzes FEM，DEM，meshless method,CFD,ANN and the coupling of the two methods in which these five numerical simulation method, which applied to dynamic simulation of the soil-ditching component interaction; In addition, different method existing difference are analyzed, lastly, future emphasis and trend of development are proposed.

Key words：simulation technology; soil-ditching component; difference; trend of the development

文章編號：1003-188X(2016)03-0236-05

中圖分類號：S222.5+2

文獻標識碼：A

作者簡介：曹中華(1988-)，男，山西長治人，碩士研究生，(E-mail) 1534254366@qq.com。通訊作者：陳建(1957-)，男，重慶人，教授，博士，博士生導師，(E-mail)jianchen@swu.edu.cn。

基金項目：重慶市應用開發(fā)計劃重點項目(cstc2013yykfB70002)

收稿日期：2015-04-13