Modelování partikulárních látek a jejich interakce

Ing. Jiří Kuře

Disertační práce

Simulation of bulk matter and its interaction

Anotace:

Jednou ze základních potřeb v zemědělství je znalost mechanických vlastností půdy pro možnost jejího zpracování. Již od starověku byly vynalézány postupy a nástroje, které umožňují vhodně připravit půdu pro pěstování rostlin. Pro detailnější pochopení chování půdy při jejím zpracování lze dnes využít numerických modelů. Pomocí správně navržených modelů lze predikovat mechanické vlastnosti půdy a zjišťovat silové účinky během přejezdu zemědělským strojem nebo při interakci půdy s nástrojem. Pro zajištění odpovídajícího modelu reálné partikulární látky je nutné v prvé řadě vybrat vhodné numerické modely. Dále pak zvolit správné hodnoty vstupních parametrů, aby výsledky simulace odpovídaly vlastnostem simulovaného systému. Cílem disertační práce je za využití metody diskrétních prvků navrhnout model zeminy a ověřit jeho vlastnosti pomocí experimentálních měření. Pro nastavení modelu a nalezení vhodných hodnot vstupních parametrů byla sestavena metodologie zkoušení, pomocí které lze postupně definovat, nastavit a ověřit jednotlivé hodnoty vstupních parametrů. Dále stanovit regresní modely výsledků DEM modelu v závislosti na vstupních parametrech. Výsledkem je pak ověření silového DEM modelu půdy při interakci orebního nástroje se zeminou v polních podmínkách.

Abstract:

The soil mechanical properties are a general fundamental knowledge for soil processing. Since ancient times, procedures and tools have been invented to prepare the soil for growing plants appropriately. Nowadays, mathematical models are considered a helpful tool for better understanding the mechanical properties of soil during its processing. Precisely designed models can be used to predict soil mechanical properties and force effects caused by the passage of an agricultural machine or interaction with a tool. Appropriate numerical models are required for bulk matter simulations. Subsequently, it is necessary to set the valid values of input parameters so that the mechanical properties and results of the system simulation correspond to the physical system. The dissertation thesis aims to design a soil model verification using the discrete element method and experimental measurements. The testing methodologies for setting up the model and finding suitable values of the input parameters had been compiled. The methodologies allow for defining, setting and verifying the individual values of the input parameters. And the determination of regression models of the results of the DEM model on its input parameters. Field experiments were used to verify the numerical model. Draught forces were determined by the shank chisel tool's interaction with the soil.

Klíčová slova

Simulace, Zemina, DEM, Zemědělství, Digitální dvojče

Keywords

Soil, Digital twin, DEM, Simulation, Agriculture

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 11. 6. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Rostislav Chotěborský, Ph.D.
• Oponent: Monika Hromasová, Ph.D., doc. Ing., Radek Pražan, externi, Michal Petrů, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Technická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Zemědělské inženýrství / Technika zemědělských technologických systémů