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题名类芦茎秆离散元模型建立与参数标定
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作者
叶大鹏
青家兴
林志强
吴逸腾
赖鸿康
翁海勇
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机构
福建农林大学机电工程学院
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出处
《农业机械学报》
2025年第7期139-149,共11页
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基金
福建省林业科学技术攻关项目(2023FKJ01)
福建省重大专项(2021NZ0101)
福建省自然科学基金项目(KJB23066XA)。
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文摘
针对类芦缺少切割粉碎仿真模型,以类芦为研究对象,建立茎秆的离散元模型并完成具体参数测定与标定。首先,搭建测试平台,测定了类芦茎秆与钢的碰撞恢复系数、静摩擦因数与滚动摩擦因数等接触参数,建立了类芦茎秆模型并开展仿真堆积角试验,根据Box-Behnken试验方案以及物理堆积角(23.47°),标定了茎秆间接触参数。其次,开展物理剪切与压缩试验,得到茎秆最大剪切力F_(d)=155.18 N,最大压缩破坏力F_(c)=844.36 N;为进一步建立柔性类芦茎秆模型,选取Hertz-Mindlin with Bonding为颗粒间粘结模型,通过Central Composite试验方案开展该模型的仿真剪切、压缩试验,以Fd与Fc为优化目标,完成粘结模型参数标定。得到类芦茎秆离散元模型参数:茎秆间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和动摩擦因数分别为0.35、0.60和0.0049;粘结模型中单位面积法向和切向刚度分别为6.13×10^(10)N/m^(3)和3.96×10^(10)N/m^(3),法向应力和切向应力分别为3.5×10^(7) Pa和4.0×10^(7) Pa。开展仿真验证试验,物理与仿真试验结果最大偏差为4.81%,表明所建立的类芦茎秆离散元模型较为合理,研究结果可为类芦剪切粉碎装置的设计提供理论基础。
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关键词
类芦茎秆
堆积角试验
剪切试验
压缩试验
离散元模型
参数标定
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Keywords
Neyraudia reynaudiana stalk
stacking angle test
shearing test
compression test
discrete element model
parameters calibration
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分类号
S225.7
[农业科学]
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