Estudio de la interacción entre el suelo y la combinación de cinco garras de un topo mediante el método de elementos discretos

Un topo es un excavador nato que pasa toda su existencia cavando túneles. Las cinco garras de la mano de un topo se combinan para cortar la tierra con fuerza y eficacia. Sin embargo, poco se sabía en detalle sobre la interacción entre el suelo y la combinación de cinco garras. En este estudio, simulamos el proceso de corte del suelo de la combinación de cinco garras utilizando el método de elementos discretos (DEM) como un intento para el diseño potencial de herramientas de corte del suelo para reducir la resistencia del suelo. La combinación de cinco garras se movió horizontalmente en el depósito de suelo. Se midieron las fuerzas del suelo (fuerzas de arrastre y verticales) y el fallo del suelo (ratio de distancia de ruptura del suelo) a diferentes ángulos de rastrillo y velocidades. Los resultados mostraron que las fuerzas de arrastre y verticales variaban de forma no lineal a medida que el ángulo de inclinación aumentaba de 10 a 90°, y ambas cambiaban linealmente con el aumento de la velocidad de 1 a 5 m/s. La curva de la relación de la distancia de ruptura del suelo con los ángulos de rastrillo podía describirse mejor utilizando una función cuádrica, pero la velocidad tenía poco efecto en la relación de la distancia de ruptura del suelo. En particular, la relación de la distancia de ruptura del suelo de la combinación de cinco garras en la simulación fue, en promedio, un 19,6% menor que la relación prevista de las cuchillas simples en diferentes ángulos de inclinación, lo que indica que la combinación de cinco garras podría hacer menos fallas en el suelo y, por lo tanto, producir una menor resistencia del suelo. Teniendo en cuenta el tiro y las fuerzas verticales, el rendimiento de la combinación de cinco garras se optimizó en el ángulo de inclinación de 30°.

Autores: Yuwan, Yang; Mo, Li; Jin, Tong; Yunhai, Ma