为探究种植菌草的丘陵地区土壤间、土壤与移栽触土部件间相互作用的规律并获取其仿真参数,运用Hertz—Mindlin with JKR接触模型对特定的12%±1%和20%±1%的含水率土壤—移栽触土部件进行离散元参数标定。开展土壤堆积角物理试...为探究种植菌草的丘陵地区土壤间、土壤与移栽触土部件间相互作用的规律并获取其仿真参数,运用Hertz—Mindlin with JKR接触模型对特定的12%±1%和20%±1%的含水率土壤—移栽触土部件进行离散元参数标定。开展土壤堆积角物理试验、土球斜面滚动物理试验。以土壤颗粒间、土壤与移栽触土部件间的表面能、恢复系数、动摩擦系数、静摩擦系数为标定对象,设计旋转中心组合试验并以仿真的土壤堆积角、土球在65Mn板上滚动距离为响应值,采用Box—Behnken对试验数据回归分析,以实测的土壤堆积角、土球滚动距离为优化目标,采用两种典型含水率下土壤与触土材料(65Mn)的静摩擦系数为约束条件,得到两种典型含水率的土壤间、土壤与移栽触土部件的离散元参数:含水率分别为12%±1%、20%±1%时,土壤颗粒间表面能、恢复系数、动摩擦系数、静摩擦系数为11.042 J/m^(2)和11.851 J/m^(2)、0.412和0.574、0.093和0.129、0.994和1.009;土壤与触土部件表面能、恢复系数、动摩擦系数为5.046 J/m^(2)、8.026 J/m^(2),0.362、0.388和0.066、0.07。为验证优化后离散元参数的准确性,开展验证试验得:两种典型含水率土壤仿真、物理堆积角相对误差为0.96%、0.95%,仿真、物理滚动试验相对误差为0.52%、1%。结果表明,优化标定后的土壤模型参数能够仿真该地区真实的菌草土壤模型,可为菌草移栽械关键部件的设计与优化提供重要理论依据。展开更多
麦-玉一年两熟的江淮、黄淮地区秸秆混土还田保护性耕作模式,麦秸秆-土壤混合的种床缺乏准确的物料相互接触参数,阻碍了机械化玉米精密播种过程中关键部件、种粒、肥料与混合种床相互作用研究,进而制约了机具优化与改进。采用物理与EDE...麦-玉一年两熟的江淮、黄淮地区秸秆混土还田保护性耕作模式,麦秸秆-土壤混合的种床缺乏准确的物料相互接触参数,阻碍了机械化玉米精密播种过程中关键部件、种粒、肥料与混合种床相互作用研究,进而制约了机具优化与改进。采用物理与EDEM离散元方法结合研究非连续体麦秸秆-土壤混合物之间相互作用,选用Bonding V2黏结模型搭建柔性麦秸秆段“元颗粒”,选取Hertz-Mindlin with JKR模型对一定湿度的土壤进行参数标定。首先,以圆桶提升麦秸秆和土壤种床混合物堆积角为响应值,采用Plackett-Burman筛选试验和最陡爬坡试验分别对显著影响因素从大到小排序和缩近最佳取值范围。利用Box-Behnken试验构建了显著影响因素与堆积角二阶回归模型,对显著因素交互项进行响应曲面分析,利用Design-Expert软件优化模型并以实测堆积角39.94°为目标响应值,计算得土壤JKR表面能0.500、土壤-秸秆动摩擦系数0.0658、土壤-秸秆JKR表面能0.262及土壤-土壤动摩擦系数0.155,仿真验证误差1.08%,表明标定的接触模型参数可靠。该研究可为麦-玉保护性耕作模型下混合种床与机具精密播种相互作用研究提供参考和理论依据。展开更多
文摘麦-玉一年两熟的江淮、黄淮地区秸秆混土还田保护性耕作模式,麦秸秆-土壤混合的种床缺乏准确的物料相互接触参数,阻碍了机械化玉米精密播种过程中关键部件、种粒、肥料与混合种床相互作用研究,进而制约了机具优化与改进。采用物理与EDEM离散元方法结合研究非连续体麦秸秆-土壤混合物之间相互作用,选用Bonding V2黏结模型搭建柔性麦秸秆段“元颗粒”,选取Hertz-Mindlin with JKR模型对一定湿度的土壤进行参数标定。首先,以圆桶提升麦秸秆和土壤种床混合物堆积角为响应值,采用Plackett-Burman筛选试验和最陡爬坡试验分别对显著影响因素从大到小排序和缩近最佳取值范围。利用Box-Behnken试验构建了显著影响因素与堆积角二阶回归模型,对显著因素交互项进行响应曲面分析,利用Design-Expert软件优化模型并以实测堆积角39.94°为目标响应值,计算得土壤JKR表面能0.500、土壤-秸秆动摩擦系数0.0658、土壤-秸秆JKR表面能0.262及土壤-土壤动摩擦系数0.155,仿真验证误差1.08%,表明标定的接触模型参数可靠。该研究可为麦-玉保护性耕作模型下混合种床与机具精密播种相互作用研究提供参考和理论依据。
