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题名菠菜根土复合体离散元模型建立与标定试验
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作者
梁树建
刘立晶
刘芳建
常贺
崔巍
李贵霖
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机构
中国农业机械化科学研究院集团有限公司
中国特种设备检测研究院
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出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第5期38-49,共12页
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基金
北京市科技计划(Z221100006422007)。
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文摘
针对现有菠菜根土复合体模型忽略须根对剪切过程力学特性的影响导致标定参数不准确的问题,该研究建立了模拟菠菜实际生长状态的根土复合体离散元模型,并进行了有无须根的对比剪切试验,分析了须根对剪切效果的影响。通过统计菠菜根的外形尺寸与土壤内须根的生长角度及分布特点,利用离散元法建立包括主、须根的菠菜根柔性模型与土壤模型。通过实际与仿真试验对比,标定菠菜主根、须根和土壤间的离散元参数。标定结果显示:主根休止角、极限剪切力仿真结果与实测平均值的相对误差分别为0.23%和0.98%,须根极限拉力仿真结果与实测值相对误差为0.9%,土壤休止角仿真结果与实测平均值的相对误差为0.18%,菠菜根土复合体极限剪切力仿真结果与实测值相对误差为0.44%,表明建立的菠菜根土复合体模型准确可靠,能有效反映采收菠菜时入土切根过程的力学特性。利用标定后的菠菜根土复合体模型对比了有、无须根情况的切根特点,结果显示无须根的根土复合体极限剪切力较有须根的减小约11.4%,主根位移增大约40.3%,说明须根具有明显粘结土壤,稳固主根的作用。该菠菜根土复合体模型可提高菠菜采收时入土切根互作过程的可视性与模拟真实性,便于切根机理研究,可为类似根土复合体模型建立提供依据。
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关键词
离散元法
菠菜
根土复合体
入土切根
标定验证
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Keywords
discrete element method
spinach
root-soil complex
cutting roots into soil
calibration and verification
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分类号
S225.92
[农业科学—农业机械化工程]
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