[目的]建立黄鳝肉质的离散元黏结模型并进行参数标定。[方法]以新鲜黄鳝肉质为研究对象,通过物理试验测得基本参数,并用质构仪对黄鳝肉质进行压缩试验,获得压缩黄鳝肉质的力学特征曲线,确定弹性阶段最大破坏力。采用Hertz-Mindlin with ...[目的]建立黄鳝肉质的离散元黏结模型并进行参数标定。[方法]以新鲜黄鳝肉质为研究对象,通过物理试验测得基本参数,并用质构仪对黄鳝肉质进行压缩试验,获得压缩黄鳝肉质的力学特征曲线,确定弹性阶段最大破坏力。采用Hertz-Mindlin with bonding模型构建黄鳝肉质的离散元黏结模型,并对相关黏结参数进行虚拟标定试验。通过单因素试验和响应面中心组合设计(CCD)法确定黄鳝肉质黏结模型的相关参数,并将仿真结果与实测最大压缩力进行对比。[结果]黄鳝肉质黏结模型的最佳组合为单位面积法向刚度1.523×10^(9)N/m^(3)、单位面积剪切刚度1.024×10^(9) N/m^(3)、临界法向应力1.061×10^(6) Pa和临界切向应力6.130×10^(5) Pa。[结论]通过仿真结果与实测结果对比,二者受力变化趋势相同,误差仅为3.48%,表明黄鳝肉质黏结模型的相关参数是准确的。展开更多
[目的]建立粥状饲料的离散元模型有助于开发和优化粥料处理设备,获取生猪粥料的离散元仿真模型参数。[方法]通过配制水料比为1.5∶1~2.0∶1的粥状饲料,测定不同水料比粥料的休止角,建立水料比与休止角的回归方程。以水料比1.8∶1的生猪...[目的]建立粥状饲料的离散元模型有助于开发和优化粥料处理设备,获取生猪粥料的离散元仿真模型参数。[方法]通过配制水料比为1.5∶1~2.0∶1的粥状饲料,测定不同水料比粥料的休止角,建立水料比与休止角的回归方程。以水料比1.8∶1的生猪粥料为研究对象,利用EDEM离散元软件,选取“Hertz-Mindlin with JKR”作为接触模型,采用圆筒提升法进行粥料休止角仿真模拟。以饲料颗粒泊松比、剪切模量、颗粒密度,饲料间碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数,饲料-不锈钢间碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数以及JKR(Johnso-Kendall-Roberts)表面能共10个参数作为试验因素,以粥料休止角为评价指标,采用筛选试验设计(Plackett-Burman design)对模型参数进行筛选,采用最陡爬坡试验确定显著性参数的最优值区间,采用响应曲面试验设计(Box-Behnken design)建立休止角与显著参数的二阶回归模型,通过回归模型计算最优显著参数,最后利用最佳参数组合进行仿真休止角验证试验,并与实际试验进行对比。[结果]筛选试验结果表明,对休止角有显著性影响的参数为饲料间静摩擦系数、饲料间滚动摩擦系数和JKR表面能。响应曲面试验得到的显著参数的最优组合为:饲料间滚动摩擦系数为0.3、饲料间静摩擦系数为0.08、JKR表面能为0.008 93 J/m2。验证试验结果表明,仿真试验饲料休止角和实际试验休止角的相对误差为2.45%,且不同方向堆形相似性较高。[结论]基于Hertz-Mindlin with JKR模型标定的离散元参数准确,能较好地模拟生猪粥料的物料性状,该模型可为生猪粥状饲料处理设备的研发和仿真优化提供理论基础。展开更多
为提高离散元法对指导油菜薹有序采收装备设计与优化的准确性和可靠性,该研究以双行垄作移栽的“农大1号”双低甘蓝型油菜机械化适收期油菜薹夹段茎秆为对象,测定其本征参数、表面接触参数以及破碎力学参数,利用EDEM仿真软件Hertz-Mind...为提高离散元法对指导油菜薹有序采收装备设计与优化的准确性和可靠性,该研究以双行垄作移栽的“农大1号”双低甘蓝型油菜机械化适收期油菜薹夹段茎秆为对象,测定其本征参数、表面接触参数以及破碎力学参数,利用EDEM仿真软件Hertz-Mindlin无滑移模型和Hertz-Mindlin with bonding粘结模型建立夹段茎秆堆积仿真标定模型和破碎仿真标定模型。采用逐步调整仿真参数使仿真试验值与物理试验值逼近的方法,利用夹段茎秆堆积仿真标定模型,以休止角仿真试验值与实际物理试验值的相对误差为目标,完成夹段茎秆表面接触参数的标定与优化;利用破碎仿真标定模型,以轴向压缩和弯曲仿真试验与实际物理试验的最大轴向压缩力和最大弯曲力的相对误差为目标,利用标定后的表面接触参数完成夹段茎秆粘结参数的标定与优化。最后,利用夹段茎秆的径向压缩与剪切、内芯与表皮拉伸的破碎仿真力学试验和有序采收EDEM-Recurdyn耦合仿真试验验证标定后的表面接触参数和粘结参数。结果表明,仿真与实测试验的破碎力学参数相对误差在5%以内,且仿真与实测的“时间-载荷”曲线变化趋势一致,低速、中速和高速档的有序采收仿真试验结果与实际物理试验结果相对误差在7.0%以内。研究结果表明,采用离散元仿真方法研究油菜薹采收过程具有可行性,标定结果可用于指导油菜薹机械化生产。展开更多
【目的】实现黏性土壤离散元模型的接触参数与接触模型参数标定。【方法】基于土壤堆积角物理试验结果,采用考虑颗粒间黏结力的"Hertz-Mindlin with JKR"接触模型进行土壤堆积角仿真试验,借助GEMM(Generic EDEM material mode...【目的】实现黏性土壤离散元模型的接触参数与接触模型参数标定。【方法】基于土壤堆积角物理试验结果,采用考虑颗粒间黏结力的"Hertz-Mindlin with JKR"接触模型进行土壤堆积角仿真试验,借助GEMM(Generic EDEM material model database)数据库获得离散元模型关键参数(包括JKR表面能、恢复系数、静摩擦系数与动摩擦系数),进一步运用Box-Behnken试验方法进行堆积角仿真试验。【结果】通过对试验结果进行多元回归拟合分析获得了堆积角回归模型,回归模型的方差分析表明该模型极显著,试验因素对堆积角的影响为二次多项式,且存在复杂的一次与二次交互作用。以堆积角40.45°为目标对回归模型进行寻优,得到了优化解:JKR表面能7.91J·m-2;恢复系数0.66;静摩擦系数0.83;动摩擦系数0.25。以此优化解进行仿真试验获得的堆积角为39.73°。堆积角仿真试验与物理试验在堆积角度和形状上具有较高的相似性。【结论】可利用该优化参数对样品土壤进行进一步的黏性土壤与触土部件间的离散元仿真,从而揭示黏性土壤在触土部件作用下的运动规律。展开更多
文摘[目的]建立粥状饲料的离散元模型有助于开发和优化粥料处理设备,获取生猪粥料的离散元仿真模型参数。[方法]通过配制水料比为1.5∶1~2.0∶1的粥状饲料,测定不同水料比粥料的休止角,建立水料比与休止角的回归方程。以水料比1.8∶1的生猪粥料为研究对象,利用EDEM离散元软件,选取“Hertz-Mindlin with JKR”作为接触模型,采用圆筒提升法进行粥料休止角仿真模拟。以饲料颗粒泊松比、剪切模量、颗粒密度,饲料间碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数,饲料-不锈钢间碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数以及JKR(Johnso-Kendall-Roberts)表面能共10个参数作为试验因素,以粥料休止角为评价指标,采用筛选试验设计(Plackett-Burman design)对模型参数进行筛选,采用最陡爬坡试验确定显著性参数的最优值区间,采用响应曲面试验设计(Box-Behnken design)建立休止角与显著参数的二阶回归模型,通过回归模型计算最优显著参数,最后利用最佳参数组合进行仿真休止角验证试验,并与实际试验进行对比。[结果]筛选试验结果表明,对休止角有显著性影响的参数为饲料间静摩擦系数、饲料间滚动摩擦系数和JKR表面能。响应曲面试验得到的显著参数的最优组合为:饲料间滚动摩擦系数为0.3、饲料间静摩擦系数为0.08、JKR表面能为0.008 93 J/m2。验证试验结果表明,仿真试验饲料休止角和实际试验休止角的相对误差为2.45%,且不同方向堆形相似性较高。[结论]基于Hertz-Mindlin with JKR模型标定的离散元参数准确,能较好地模拟生猪粥料的物料性状,该模型可为生猪粥状饲料处理设备的研发和仿真优化提供理论基础。
文摘为提高离散元法对指导油菜薹有序采收装备设计与优化的准确性和可靠性,该研究以双行垄作移栽的“农大1号”双低甘蓝型油菜机械化适收期油菜薹夹段茎秆为对象,测定其本征参数、表面接触参数以及破碎力学参数,利用EDEM仿真软件Hertz-Mindlin无滑移模型和Hertz-Mindlin with bonding粘结模型建立夹段茎秆堆积仿真标定模型和破碎仿真标定模型。采用逐步调整仿真参数使仿真试验值与物理试验值逼近的方法,利用夹段茎秆堆积仿真标定模型,以休止角仿真试验值与实际物理试验值的相对误差为目标,完成夹段茎秆表面接触参数的标定与优化;利用破碎仿真标定模型,以轴向压缩和弯曲仿真试验与实际物理试验的最大轴向压缩力和最大弯曲力的相对误差为目标,利用标定后的表面接触参数完成夹段茎秆粘结参数的标定与优化。最后,利用夹段茎秆的径向压缩与剪切、内芯与表皮拉伸的破碎仿真力学试验和有序采收EDEM-Recurdyn耦合仿真试验验证标定后的表面接触参数和粘结参数。结果表明,仿真与实测试验的破碎力学参数相对误差在5%以内,且仿真与实测的“时间-载荷”曲线变化趋势一致,低速、中速和高速档的有序采收仿真试验结果与实际物理试验结果相对误差在7.0%以内。研究结果表明,采用离散元仿真方法研究油菜薹采收过程具有可行性,标定结果可用于指导油菜薹机械化生产。
文摘【目的】实现黏性土壤离散元模型的接触参数与接触模型参数标定。【方法】基于土壤堆积角物理试验结果,采用考虑颗粒间黏结力的"Hertz-Mindlin with JKR"接触模型进行土壤堆积角仿真试验,借助GEMM(Generic EDEM material model database)数据库获得离散元模型关键参数(包括JKR表面能、恢复系数、静摩擦系数与动摩擦系数),进一步运用Box-Behnken试验方法进行堆积角仿真试验。【结果】通过对试验结果进行多元回归拟合分析获得了堆积角回归模型,回归模型的方差分析表明该模型极显著,试验因素对堆积角的影响为二次多项式,且存在复杂的一次与二次交互作用。以堆积角40.45°为目标对回归模型进行寻优,得到了优化解:JKR表面能7.91J·m-2;恢复系数0.66;静摩擦系数0.83;动摩擦系数0.25。以此优化解进行仿真试验获得的堆积角为39.73°。堆积角仿真试验与物理试验在堆积角度和形状上具有较高的相似性。【结论】可利用该优化参数对样品土壤进行进一步的黏性土壤与触土部件间的离散元仿真,从而揭示黏性土壤在触土部件作用下的运动规律。
