Ayrık Elemanlar Metodunun Tarım Makineleri Tasarımında Kullanımı Üzerine Bir Araştırma

Tarımsal üretim için kullanılan enerjinin çok büyük bir kısmı toprakişlemede kullanılmaktadır. Bu nedenle tarımda verimliliği artırmakve enerji kullanımını azaltmak için enerji gereksinimi düşük olantarım alet ve makinelerinin geliştirilmesi gereklidir. Tarımmakinelerinin analiz ve tasarımı için çeşitli metotlar kullanılıyor olsada (örneğin: deneysel, analitik ve nümerik (sonlu elamanlar)metotlar) bu metotların her birinin çeşitli dezavantajlarıbulunmaktadır. Bu çalışmada yeni bir yöntem olan ayrık elemanlarmetodu tanıtılmış ve bu metodun tarım makineleri tasarımındakullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla daha önce Saunders(2002) tarafından kulaklı pulluk kullanılarak yapılmış olan deneyselbir çalışma, ayrık elemanlar metodu kullanılarak çeki kuvvetindemaksimum %20.5 ve ortalama toprak profilinde % 9.3 bağıl hata ilesimüle edilmiştir. Çalışmanın sonuçları ayrık elemanlar metodununtarım makineleri tasarımında verimli bir şekilde kullanılabileceğinigöstermiştir.

A Research on Utilizing of Discrete Element Method in the Design of Agricultural Machineries

The energy required for tillage processes accounts for a significant proportion of total energy usage in crop production. Development of more efficient tillage tools is essential to reduce the energy consumption and to increase agricultural production. Although there are some methods which are currently being used to analyze and design agricultural machineries (i.e. empirical, analytical and continuum numerical (Finite element method) methods), each of which has its own shortcomings. In this study, as a novel approach discrete element method was explained and then the possibility of using discrete element method to design agricultural machineries was investigated. For this purpose, draught forces and soil profile measured by Saunders (2002) for soil-mouldboard plough interaction was simulated. Simulation results showed that draught forces can be predicted with a maximum relative error of 20.5%, while soil profile was simulated with 9.3 % relative error. Results of the study proved that the discrete element method can effectively be used to design agricultural machineries.

___

  • Academia, 2015. Some useful numbers for rocks and soils. http://www.academia.edu/4056287/ SomeUseful_ Numbers_for_rocks_and_soils (Erişim tarihi: 15.04.2016)
  • Asaf, Z., Rubinstein, D., Shmulevich, I. 2007. Determination of Discrete Element Model Parameters Required for Soil tillage. Soil and Tillage Research. 92(1-2): 227-242.
  • Bravo, E.L., Tijskens, E., Suárez, M.H., Cueto, O.G., Ramon, H., 2014. Prediction Model for NonInversion Soil Tillage Implemented on Discrete Element Method. Computers and Electronics in Agriculture, 106, 120-127.
  • Budynas, R.G., Nisbett, K.J., 2012. Shigley's Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill Education
  • Chen, Y., Munkholm, L.J., Nyord, T., 2013. A Discrete Element Model for Soil-Sweep Interaction in Three Different Soils. Soil and Tillage Research, 126: 34- 41
  • Cundall, P.A., Strack, O.D.L., 1971. A Discrete Numerical Model for Granular Assemblies. Geotechnique, 29: 47-65.
  • EDEM, 2011. EDEM Theory Reference Guide. Edinburgh, UK, DEM Solutions.
  • Fielke, J.M., 1999. Finite Element Modelling of the Interaction of the Cutting Edge of Tillage Implements with Soil. Journal of Agricultural Engineering Research, 74(1): 91-101.
  • Godwin, R.J., O’Dogherty, M.J., Saunders, C., Balafoutis, A.T., 2007. A Force Prediction Model for Mouldboard Ploughs Incorporating the Effects of Soil Characteristic Properties, Plough Geometric Factors and Ploughing Speed. Biosystems Engineering. 97(1): 117-129.
  • Hudson Tool Steel (2016). P20 Mold steel. http://www.hudsontoolsteel.com/technical-data/ steelP0 (Erişim tarihi: 20.02.2017)
  • Huser, A., Kvernvold, O., 1998. Prediction of Sand Erosion in Process and Pipe Components. In BHR Group Conference Series Publication (Vol. 31, pp. 217-228). Mechanical Engineering Publications Limited.
  • Karmakar, S., Kushawa, R.L., 2005. Simulation of Soil Deformation around a Tillage Tool Using Computational Fluid Dynamics. Transactions of ASAE, 48(3): 23-32.
  • Karmakar, S., Ashrafizadeh, S.R., Kushwaha, R.L., 2009. Experimental Validation of Computational Fluid Dynamics Modeling for Narrow Tillage Tool Draft. Journal of Terramechanics, 46(6): 277-283.
  • Kushwaha, R.L., Shen, J., 1995. Finite Element Analysis of the Dynamic Interaction between Soil and Tillage Tool. Transactions of the ASAE, 37(5): 1315-1319.
  • McKyes, E., 1985. Soil Cutting and Tillage. Amsterdam, The Netherlands.
  • Raji, A.O., 1999. Discrete Element Modeliing of the Deformation of Bulk Agricultural Particles. PhD, University of Newcastle upon Tyne.
  • Saunders, C., 2002. Optimising the Performance of Shallow, High-Speed Mouldboard Ploughs. PhD, Cranfield University
  • Shmulevich, I., Asaf, Z., Rubinstein, D., 2007. Interaction between Soil and a Wide Cutting Blade Using the Discrete Element Method. Soil and Tillage Research, 97(1): 37-50.
  • Tanaka, H., Momozo, M., Oida, A., Yamazaki, M., 2000. Simulation of Soil Deformation and Resistance at Bar Penetration by Distinct Element Method. Journal of Terramechanics, 37:41-56.
  • Ucgul, M., Fielke, J.M., Saunders, C., 2014. 3D DEM Tillage Simulation: Validation for a Sweep Tool for a Cohesionless Soil. Soil and Tillage Research. 144: 220-227
  • Ucgul, M., Fielke, J.M., Saunders, C., 2015. ThreeDimensional Discrete Element Modelling (DEM) of Tillage: Accounting for Soil Cohesion and Adhesion. Biosystems Engineering. 129: 298-306.
  • Walton, O.R., Braun, R.L., 1986. Stress Calculations for Assemblies of Inelastic Spheres in Uniform shear. Acta Mechanica 63: 73-86.
  • Walton, O., 2006. Elastic-Plastic Contact Model. Company Report, DEM Solutions.
KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi-Cover
  • ISSN: 2619-9149
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2018
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kavar Depresyonu’nda (İran) Arazi Kullanımındaki Değişimler ile Kuraklık Arasındaki İlişkiler

Ali Torabi HAGHIGHI, MEHMET EMİN SÖNMEZ, Nasim FAZEL, Bjorn KLOVE

Fetuin O-glikanlarının, Bioaktif N-Glikanların Yeni Endo-B-N-asetilglukozaminidaz Tarafından İzole Edilmesindeki Katkısının Belirlenmesi

Sercan KARAV

Galata Köprüsü Olta Balıkçılığının Av Araçları, Birim Çabadaki Av Miktarları ve Sosyolojik Özellikleri Bakımından Yapısal Analizi

TUĞRUL ZAHİT ALIÇLI, DİDEM GÖKTÜRK, TOMRİS DENİZ

Earthworm (Clitellata, Annelida) Records From Eskişehir, Sakarya and Düzce Provinces, Turkey

İBRAHİM METE MISIRLIOĞLU, Osman ŞEN, Veli TEMEL

Türkiye’nin Eskişehir, Sakarya ve Düzce İllerinden Topraksolucanı (Clitellata, Annelida) Kayıtları

Mete MISIRLIOĞLU, Osman ŞEN, Veli TEMEL

Investigation of Symptoms and Hosts of Semi Parasite Plant Species in East Mediterranean and Central Anatolia Region of Turkey

TAMER ÜSTÜNER

In vitro Koşullarda Ceratophyllum demersum L.’un Krom (III) Akümülasyonunun Araştırılması

MUHAMMET DOĞAN, MEHMET KARATAŞ, Muhammad AASİM

Bir Doğu Kayını Meşceresinde Farklı Sosyal Sınıftaki Ağaçlarda Günlük Ekofizyolojik Tepkiler

ALİ KEMAL ÖZBAYRAM, Şemsettin KULAÇ

Kahramanmaraş Bölgesi İçin Seralarda Örtü Malzemesi ve Isı Tasarruf Önlemlerinin Isıtma Yüküne Etkisinin Uzman Sistem ile Belirlenmesi

ALİ ÇAYLI, Yusuf TEMİZKAN

Farklı Samanlarda Lignin Peroksidaz Enzimi Kullanımının Yem Değeri Üzerine Etkisi

Abdiwali Mohamoud ABDİ, ÜNAL KILIÇ