이산요소법을 이용한 식용 옥수수 줄기 모델 개발
Development of Stalk Model of Edible Maize Using Discrete Element Method (DEM)
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초록
식용 옥수수 수확기는 수확 시 옥수수 이삭의 손상율을 결정하는 탈과 시스템이 중요하다. 탈과 시스템을 개발하기 위해서는 탈과 시스템의손상율에 영향을 미치는 주요 설계 변수를 구명해야 하고, 설계 변수의 영향 분석에는 시뮬레이션 기법이 많이 사용되고 있다. 본 연구의 목적은탈과 시스템의 시뮬레이션 해석에 사용할 옥수수 줄기에 대한 이산요소 모델을 개발하는 것이다. 식용 옥수수의 특성을 고려하기 위하여 옥수수줄기의 물리적 특성을 분석하였으며, 만능재료시험기를 이용한 압축 시험과 3점 굽힘 시험을 통하여 역학적 특성을 확인하였다. 또한, 옥수수줄기의 이산요소 모델은 접촉 모델과 결합 모델로 구현하였고, 매개변수 연구를 통해 이산요소 모델의 주요 파라미터를 도출하였으며, 시험 결과와비교하여 개발된 이산요소 모델을 검증하였다. 본 연구로부터 개발된 옥수수 줄기 모델은 탈과 시스템의 시뮬레이션에 활용된다.
Abstract
In the edible maize harvester, the important is the detach system that determines the damage rate of the maize ears during harvesting. In order to develop an detach system, it is necessary to find out the major design variables that affect the damage rate of the detachsystem, and simulation techniques are widely used to analyze the influence of the design variables. The purpose of this study is todevelop a discrete element model for maize stalks that will be used for the simulation analysis of the detach system. In order to considerthe characteristics of edible maize, the physical properties of the maize stalks were measured and analyzed, and the mechanical propertieswere obtained from compression tests and 3-point bending tests using a universal testing machine. In addition, the discrete elementmodel of the maize stalk was implemented using contact models and bonded models, the main parameters of the model were confirmedthrough parameter studies, and the developed model was validated by comparing the test results. The discrete element model developedfrom this study is used for simulation of the detach-system.
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