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以仿生钩形深松铲和圆弧形深松铲为研究对象,采用通用显式非线性动力分析的有限元程序ANSYS/LS-1DYNA分析了深松铲在切削土壤过程中,深松深度和前进速度对深松耕作阻力的影响,并分析了仿生钩形深松铲的减阻效果。为了验证有限元分析方法的可行性,对两种深松铲进行了室内土槽的耕作阻力验证试验。结果表明,通过有限元法模拟出的深松铲耕作阻力与室内土槽试验所测定的结果具有相同的变化趋势,利用有限元法可以分析深松铲的工作性能,并且仿生钩形深松铲的耕作阻力明显低于圆弧形深松铲。

土壤对深松铲刃的磨料磨损形式与上述两种生物体表耐磨组织器宫的磨损形式非常相近。受到这一启发，本研究将栉孔扇贝的壳体、穿山1甲体表鳞片作为仿生原型，并将这种优良特性应用于深松铲刃的耐磨设计。研究发现，贝壳和穿山1甲鳞片的外表面均有呈放射状分布的棱纹形几何结构。利用逆向工程技术对两种研究对象外表面的棱纹几何结构信息进行了提取，得到了棱纹结构横截面的轮廓坐标点分布。根据坐标点的分布形态，选用正弦函数曲线对坐标点进行了数学拟合，对拟合的近似程度进行了评估，得到了拟合曲线及方程。

深松铲是保护性耕作中进行深松的主要工具，其品质直接影响深松的效果。在对双翼式深松铲改型设计的基础上，应用仿生技术研究成果设计出仿生深松铲，并通过Pro／E软件对改型深松铲和仿生深松铲进行三维建模。而后应用离散元软件EDEM对两种形式深松铲进行认真分析，得出速度为0．4、0．6、0．8、1．0、1．2m／s时两种深松铲所受的耕作阻力。

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