随着农业机械化的普及,大型车辆进入田间工作的频率增加,导致土壤被机械压实,土壤被压实,原本疏松的土壤变得紧实,土壤的整体结构发生变化,对作物的生长产生影响。目前国内外通过测量土壤贯入阻力的方法,研究土壤的压实成度,最通用的测量方法是圆锥垂直贯入土壤进行贯入阻力测试。而贯入阻力的测量通常受各种因素的影响,文章主要研究土壤贯入阻力与深度的关系,土壤贯入阻力与圆锥贯入速度的关系,圆桶底部约束对贯入阻力的影响。通过测量贯入阻力,达到测量和分析土壤结构状态的目的,最终指导农业科学生产。文章通过五个部分来研究土壤贯入阻力特性:(1)分析国内外研究现状,掌握目前土壤贯入阻力的研究动态,通过之前学者的研究和分析,了解研究中的可借鉴和不足之处。查阅大量文献,发现目前国内对土壤贯入阻力的研究主要是仿真分析,实验研究较少。国外学者在土壤贯入阻力上面的研究较多,包括理论分析、仿真分析和实验分析,推导了一些理论公式,但是理论性较强而实验性较弱,因此,本文尝试通过理论力学方法研究贯入阻力与深度的大小,同时研究贯入速度和圆桶底部约束对贯入阻力值的影响。(2)实验分析,进行速度对贯入阻力的影响因素分析得出,贯入速度在5mm/s-40mm/s范围时,速度对贯入阻力测试结果影响不大;其次,分别制备不同高度的土壤样本,进行实验,发现不同土壤高度下的实验曲线,曲线拐点深度位置不同,而拐点位置距离圆桶底部距离基本相同,通过增加贯入土壤样本的高度研究贯入实验,才能避免实验现象受底部的影响;最后通过贯入大米、大豆、土壤,分别分析贯入阻力与深度的关系,通过实验数据,拟合二次曲线,曲线的相关系数较好,说明贯入阻力与深度关系可以用二次多项式表示。(3)理论分析,首先通过理论力学分析方法,对圆锥贯入过程进行贯入过程进行受力分析,然后根据土力学公式进行相应的计算,得出基于土力学原理的受力分析公式;其次,通过体积应变进行受力分析,圆锥贯入过程中,随着深度的增加,土壤发生体积变形的比例越来越大,土壤被压缩,同时圆锥受到土壤的反作用力,通过理论计算得出圆锥贯入过程中,贯入阻力随深度的变化公式。(4)仿真研究,模拟30mm/s贯入速度下,圆锥贯入实验,通过模拟数据,进一步分析贯入阻力与深度的关系。仿真结是以球形颗粒为基本颗粒生成的,结果曲线波动较小,拟合效果较好。(5)通过对实验的分析,依据ASAE标准,设计制作了一款便携式电动土壤贯入阻力检测装置,该装置结构简单,携带方便,节省人力,适合进行田间实验研究使用。研究分析表明:随着贯入深度增加,贯入阻力增大,贯入阻力与深度关系可用二次曲线表示,拟合系数为0.90;在贯入速度5m/s-40m/s范围内,贯入速度对贯入阻力的影响很小;同时,圆桶底部对贯入阻力有显著的影响,随样本的高度的增加,影响范围增加。