由于虎杖根茎离散元模型缺乏准确的物料特性参数,对其机械化收获过程的理论研究和相关收获机具设计与优化造成很大困难。为此,以虎杖根茎为研究对象,结合试验方法测定了其物理参数、关键接触参数和弯曲断裂力学参数,对其离散元模型接触...由于虎杖根茎离散元模型缺乏准确的物料特性参数,对其机械化收获过程的理论研究和相关收获机具设计与优化造成很大困难。为此,以虎杖根茎为研究对象,结合试验方法测定了其物理参数、关键接触参数和弯曲断裂力学参数,对其离散元模型接触参数进行了标定。分别采用Hertz-Mindlin(no slip)模型和Hertz-Mindlin with Bonding V2模型建立虎杖根茎堆积角仿真模型和弯曲仿真模型,通过设计响应面试验完成对虎杖根茎离散元仿真模型接触参数和粘结参数的标定。通过碰撞弹跳试验测得虎杖根茎与作业设备间的碰撞恢复系数为0.665;通过响应面试验得到虎杖根茎之间滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、静摩擦因数的最优参数组合为0.027、0.650、0.414,虎杖根茎与作业设备间的滚动摩擦因数、静摩擦因数分别为0.035、0.400,虎杖根茎法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力、临界切向应力的最优值分别为2.02×10^(11)N/m、1.56×10^(11)N/m、1.49×10^(7)Pa、1.33×10^(7)Pa。结果表明:堆积角仿真试验和弯曲仿真试验结果与实际试验结果的相对误差分别为2.59%、1.50%,仿真与试验一致性较好,为虎杖根茎基于离散元方法的数值仿真奠定了理论基础。展开更多
为研究农业机械与水田壤土间的相互作用,需获取水田壤土的物理及接触参数。结合物理堆积试验,以休止角作为响应值,采用离散元法(DEM)并选取Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)接触模型对长江中游地区水田壤土展开参数标...为研究农业机械与水田壤土间的相互作用,需获取水田壤土的物理及接触参数。结合物理堆积试验,以休止角作为响应值,采用离散元法(DEM)并选取Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)接触模型对长江中游地区水田壤土展开参数标定研究。首先,通过物理堆积试验获取了壤土休止角(AoR)与含水率间的定量关系,由不同含水率土壤的堆积结果筛分出4种代表性堆积形态,由于水田壤土堆积体轮廓外形比较独特,因此仅对其左右两侧轮廓采用三次多项式进行局部拟合,计算其休止角。以长江中游地区水田壤土成因和预试验为依据来确定其离散元模型中9个参数的高低水平值,通过Plackett-Burman试验设计进行方差分析,发现壤土剪切模量、壤土间动摩擦因数、壤土与不锈钢间静摩擦因数和JKR表面能对AoR影响明显。然后,采用基于响应面法(RSM)原理的Box-Behnken试验设计(BBD)建立了AoR与4个显著性参数间的二次多项式回归模型。依据二次多项式回归模型对目标响应进行预测,得到最优参数组合。以此为基础对壤土AoR进行离散元仿真,AoR数值计算结果(45.4°)与试验结果(44.6°)相对误差为1.79%。最后,选取含水率分别为44.4%、48.7%的壤土进行堆积角仿真模拟,计算结果与堆积试验相对误差分别为2.8%、7.14%。研究表明:回归模型可以根据壤土含水率或AoR预测长江中游地区水田壤土的相关本征参数和接触参数。展开更多
文摘由于虎杖根茎离散元模型缺乏准确的物料特性参数,对其机械化收获过程的理论研究和相关收获机具设计与优化造成很大困难。为此,以虎杖根茎为研究对象,结合试验方法测定了其物理参数、关键接触参数和弯曲断裂力学参数,对其离散元模型接触参数进行了标定。分别采用Hertz-Mindlin(no slip)模型和Hertz-Mindlin with Bonding V2模型建立虎杖根茎堆积角仿真模型和弯曲仿真模型,通过设计响应面试验完成对虎杖根茎离散元仿真模型接触参数和粘结参数的标定。通过碰撞弹跳试验测得虎杖根茎与作业设备间的碰撞恢复系数为0.665;通过响应面试验得到虎杖根茎之间滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、静摩擦因数的最优参数组合为0.027、0.650、0.414,虎杖根茎与作业设备间的滚动摩擦因数、静摩擦因数分别为0.035、0.400,虎杖根茎法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力、临界切向应力的最优值分别为2.02×10^(11)N/m、1.56×10^(11)N/m、1.49×10^(7)Pa、1.33×10^(7)Pa。结果表明:堆积角仿真试验和弯曲仿真试验结果与实际试验结果的相对误差分别为2.59%、1.50%,仿真与试验一致性较好,为虎杖根茎基于离散元方法的数值仿真奠定了理论基础。
文摘为研究农业机械与水田壤土间的相互作用,需获取水田壤土的物理及接触参数。结合物理堆积试验,以休止角作为响应值,采用离散元法(DEM)并选取Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)接触模型对长江中游地区水田壤土展开参数标定研究。首先,通过物理堆积试验获取了壤土休止角(AoR)与含水率间的定量关系,由不同含水率土壤的堆积结果筛分出4种代表性堆积形态,由于水田壤土堆积体轮廓外形比较独特,因此仅对其左右两侧轮廓采用三次多项式进行局部拟合,计算其休止角。以长江中游地区水田壤土成因和预试验为依据来确定其离散元模型中9个参数的高低水平值,通过Plackett-Burman试验设计进行方差分析,发现壤土剪切模量、壤土间动摩擦因数、壤土与不锈钢间静摩擦因数和JKR表面能对AoR影响明显。然后,采用基于响应面法(RSM)原理的Box-Behnken试验设计(BBD)建立了AoR与4个显著性参数间的二次多项式回归模型。依据二次多项式回归模型对目标响应进行预测,得到最优参数组合。以此为基础对壤土AoR进行离散元仿真,AoR数值计算结果(45.4°)与试验结果(44.6°)相对误差为1.79%。最后,选取含水率分别为44.4%、48.7%的壤土进行堆积角仿真模拟,计算结果与堆积试验相对误差分别为2.8%、7.14%。研究表明:回归模型可以根据壤土含水率或AoR预测长江中游地区水田壤土的相关本征参数和接触参数。
