南湖新闻网讯（通讯员 程健）近日，我校工学院农业工程基础研究团队两项关于超声振动辅助切削在农业耕作中应用的成果，分别以“Preliminary exploration of a novel tillage tool based on ultrasonic vibration-assisted cutting for efficient and sustainable agricultural tillage”和“Effects of ultrasonic vibration-assisted cutting on tillage blade performance and soil fragmentation characteristics under different soil moisture contents”为题，发表于Journal of Cleaner Production和Soil and Tillage Research期刊。两项研究提出了基于超声振动辅助切削的降阻方法，为解决耕作工具切削阻力大的问题及相关装备研发提供了新路径。

旋耕是目前长江中下游农业区重要的耕作方式，耕作过程中工具面临的高阻力问题是制约耕作效率提升和农业可持续发展的重要因素。不同土壤条件会影响耕作工具的切削性能，解析超声振动辅助切削在不同土壤条件下对切削力、切削能及土壤特性的影响，探明其作用机理，对研发高效降阻耕作设备意义重大。

超声振动辅助耕作工具切削土壤以及工具振动特性

研究针对耕作工具在作业中面临的高阻力问题，团队开发了适配超声振动特性的耕作工具，基于离散单元法建立了超声振动条件下耕作工具与土壤颗粒的动态模型，分析了超声振动辅助切削下耕作工具的运动学特征。解析了不同土壤深度、超声振动振幅、切削速度及不同土壤含水量下超声振动辅助切削与传统切削模式的切削过程，探明了超声振动辅助切削对耕作工具的切削力、切削能及土壤颗粒破碎的影响机制。结果表明，不同深度土壤的物理性质和结构状态对耕作工具的切削性能有显著影响，然而超声振动辅助切削模式均能有效降低切削力和切削能，增强了土壤颗粒的受力和速度，促进了颗粒间结合键的破碎。研究结果为耕作作业减阻装备研发及农业可持续发展提供了新的研究方向。

超声振动空化效应对耕作工具切削效果的影响

我校工学院博士研究生程健为论文第一作者，郑侃副教授为通讯作者，夏俊芳教授参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金和学院引导专项项目的支持。

审核人：夏俊芳

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.146233

https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106575