為獲得可用于稻麥周年地區(qū)土壤流動的離散元仿真模擬參數,該研究利用EDEM中Hertz-Mindlin with EEPA接觸模型對稻麥周年地區(qū)黏重土壤進行相關參數標定,以土壤材料參數（土壤顆粒間靜摩擦系數、恢復系數、動摩擦系數、土壤剪切模量及土壤泊松比）和接觸模型參數（黏附力強度、接觸黏附能和接觸塑性比）為標定對象,以室內試驗及不同參數組合下仿真得到的土壤休止角為響應值,基于響應面優(yōu)化標定土壤離散元仿真參數。研究應用Plackett-Burman試驗對8個初始參數進行篩選,發(fā)現土壤—土壤靜摩擦系數、動摩擦系數以及接觸黏附能對顆粒堆休止角影響顯著。在通過最陡爬坡試驗確定顯著性參數最優(yōu)值區(qū)間的基礎上,根據Box-Behnken試驗結果建立休止角與顯著性參數的二階回歸模型并對其進行優(yōu)化,得到顯著性參數的最佳組合為:土壤顆粒間靜摩擦系數0.35、動摩擦系數0.23及接觸黏附能3.78 J/m²、土壤剪切模量10 MPa、土壤顆粒間恢復系數0.2、土壤泊松比0.2;黏附力強度-0.001 N、接觸塑性比0.5。以最優(yōu)水平組合進行仿真驗證試驗,驗證結果與室內測試結果進行對比驗... 

【文章來源】：中國農機化學報. 2020,41(12)北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

EEPA接觸模型的顆粒法相接觸力示意圖

半徑Ri顆粒i與半徑Rj顆粒j之間的重疊量之間的關系,如圖2所示,d為有重疊情況下兩個顆粒之間中心距,a為顆粒重疊焦點到中心距連線之間最短距離。由圖2可得到參數之間的關系式

顆粒形狀是影響離散元模型對真實狀態(tài)預測的最關鍵參數[20-22]。而在研究土壤與觸土部件動態(tài)作用過程時,研究者多按照真實狀態(tài)下土壤顆粒的形狀及形狀分布創(chuàng)建復雜的離散元土壤顆粒模型�，F有關于土壤參數標定的文獻中,多將土壤顆粒簡化成圓球形土壤顆粒。為了協調仿真精度和仿真時間,國內外研究一般多采用圓球形顆粒。故也將探索圓球形土壤顆粒。仿真效果和仿真時間與土壤顆粒尺寸有關,故應控制土壤顆粒的尺寸在合理范圍之內。圖3為填實1 000 mm3 立方體,對應的顆粒半徑與顆粒數量。由圖3可知,土壤粒徑與土壤半徑呈指數關系,當顆粒半徑大于3 mm以后,顆粒數量相對穩(wěn)定。結合試驗結果和相關文獻,選擇土壤顆粒半徑為5 mm。


本文編號：3438908