土壤采样是精准农业体系中的重要组成部分。土壤样品，一般是通过将在冲击力或压力作用下贯入土壤中的采样器抽取出来获取，采样器能否取出样品、能否保持土壤原状直接影响了土壤采样的结果。故采样器的设计以及采样过程中土壤的受力及扰动程度直接影响了取得的土样质量。因此，研究分析土壤采样器贯入对土体产生的扰动影响，土壤采样器结构对贯入过程中土体单元的应变的影响，对提高取样质量、贯入效率、优化土壤采样器设计具有实际意义。　　 论文研究了国内外土壤采样技术现状及特点，结合土壤采样装置的设计要求，研制了一套车载土壤样品自动采样装置，选用直压式贯入方法，以车辆动力为动力源，在液压力的作用下使采样器贯入土体。对主要机构进行了设计，对液压油路进行设计和计算，对采样器结构进行了设计；对采样筒的基本技术参数进行了设计。　　 介绍了土体的变形特性，对采样过程中采样筒进行了受力分析，对土样的形成进行了分析。采样过程中，土体和采样器的相互作用分为挤压力和摩擦力，并分析了挤压力、摩擦力的形成及特点。由于采样筒的构造，刃角处发生应力集中，内侧的挤压力和摩擦力均小于外侧的挤压力和摩擦力。　　 采样器取土贯入过程中周围土体的变形机理是一个高度非线性问题。采样筒贯入土体中是面一面接触问题，这里运用Drucker-Prager屈服准则为判据，将土体视为DP材料，采用力贯入法作为加载方式，通过有限元软件ABAQUS，分析了单侧刃角式和双侧刃角式两种刃部结构的采样筒与土体作用的变形机理及土体的应力位移分布规律，以及土体的力学参数对贯入效率的影响规律。结果表明，对于土壤采样，采样筒的刃部结构形式在一定程度上将对样品采取率、采样贯入效率产生影响；单侧刃角式采样筒对提高样品采取率和采样贯入效率以及防止和推迟采样筒头部出现堵塞比较有利；同时，采样效果受到土体性质的影响，土体的内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、摩擦系数越小，土体越容易达到屈服状态，贯入速度越快。　　 分析了单侧刃角式采样筒的应变、应力和位移场，得到单侧刃角式采样筒对土体的扰动情况。结果表明，采样器贯入时的撕裂、挤压和摩擦作用在周围土体中产生了扰动影响；整个采样筒在贯入过程中对筒内范围头尾两端的土体单元扰动最大，中间部分最小；力主要作用于垂向压缩土体，而水平方向的挤压作用相对较小；采用大直径的采样器可以得到较多机械扰动小的土样。同时，利用ABAQUS软件中的路径操作，验证了文中所取的土体受载荷影响范围，表明所建的分析模型是可行的。　　 最后，运用ANSYS的LS-DYNA模块，对直压入式双筒薄壁采样筒与土壤相互作用的机理进行了三维动态分析，用瞬时动力学方法分析了采样筒贯入土体的动态过程。分析了土体中的应力场的分布、贯入过程土样的扰动情况，选取了土体上的节点作为研究对象，显示：载荷对土样的扰动局限于接近采样筒头部附近较小的范围内，载荷对中心土样的扰动相对较小。