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0.065 8、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
为了模拟喷丸强化过程,实现喷丸强化效果快速预测,基于Abaqus软件采用离散元法-有限元法(Discrete Element Method-Finite Element Method,DEM-FEM)耦合建立随机多丸粒喷丸强化模型,并以TC4钛合金为研究对象,通过喷丸强化试验来验证耦...为了模拟喷丸强化过程,实现喷丸强化效果快速预测,基于Abaqus软件采用离散元法-有限元法(Discrete Element Method-Finite Element Method,DEM-FEM)耦合建立随机多丸粒喷丸强化模型,并以TC4钛合金为研究对象,通过喷丸强化试验来验证耦合模型的准确性。采用Box-Behnken设计(Box-Behnken Design,BBD)法,针对弹丸大小、喷丸速度和喷丸覆盖率3个工艺参数设计了三因素三水平的喷丸仿真试验方案,采用仿真分析获得表面残余应力值及表面粗糙度值,并通过Design-Expert软件进行数值拟合,最终得到喷丸工艺参数与表面残余应力和表面粗糙度之间的函数模型,采用响应面法分析弹丸大小、喷丸速度、喷丸覆盖率三因素之间的交互作用以及对喷丸强化效果的影响规律。结果表明,响应面预测模型结果与仿真计算结果误差低于5%,所建立的响应面预测模型具有较高的近似精度和可靠性,利用此模型可实现喷丸强化效果的有效预测。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0.065 8、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。
基金Supported by the National Natural Science Foundation of China(1067118410971203)the National Natural Science Foundation of the Education Department of Henan Province(2010A110018)
文摘为了模拟喷丸强化过程,实现喷丸强化效果快速预测,基于Abaqus软件采用离散元法-有限元法(Discrete Element Method-Finite Element Method,DEM-FEM)耦合建立随机多丸粒喷丸强化模型,并以TC4钛合金为研究对象,通过喷丸强化试验来验证耦合模型的准确性。采用Box-Behnken设计(Box-Behnken Design,BBD)法,针对弹丸大小、喷丸速度和喷丸覆盖率3个工艺参数设计了三因素三水平的喷丸仿真试验方案,采用仿真分析获得表面残余应力值及表面粗糙度值,并通过Design-Expert软件进行数值拟合,最终得到喷丸工艺参数与表面残余应力和表面粗糙度之间的函数模型,采用响应面法分析弹丸大小、喷丸速度、喷丸覆盖率三因素之间的交互作用以及对喷丸强化效果的影响规律。结果表明,响应面预测模型结果与仿真计算结果误差低于5%,所建立的响应面预测模型具有较高的近似精度和可靠性,利用此模型可实现喷丸强化效果的有效预测。
