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Discrete element method for adhesion properties evaluation of deep-sea sediment from macro and micro perspectives 被引量:2
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作者 LI Jia-ping RAO Qiu-hua +1 位作者 HUANG Tian-bao MA Wen-bo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期1701-1716,共16页
The adhesion between the mining machine and the deep-sea sediments will significantly affect the driving performance of the mining machine in the deep-sea environment.When the mining machine and the deep-sea sediment ... The adhesion between the mining machine and the deep-sea sediments will significantly affect the driving performance of the mining machine in the deep-sea environment.When the mining machine and the deep-sea sediment interaction simulation was carried out,the accuracy of the particle interaction parameters will directly affect the simulation results.This study proposed a method to systematically calibrate the interaction parameters between deep-sea sediment and grouser through the combination of experiment and simulation.The uniaxial compression test and macro adhesion test and corresponding discrete element numerical simulation were carried out,modifying the contact parameters until the simulation results are close to the experimental results.Then the micro-parameters of the JKR adhesion contact model were back calibrated with the test results,and the contact parameters between soil particle-soil particle and soil particle-metal are calibrated.Besides,the adhesion test shows that the adhesion forces were ranked in the order of 5052<STi80<TA2<TC4 under the same surface roughness,which indicates the aluminum alloy 5052 has the best anti-adhesion performance.The relationship between surface adhesion force and microscopic contact parameters was studied by discrete element numerical simulation,and the result shows that the coefficient of static friction and the coefficient of rolling friction has little effect on adhesion force.While it is mainly affected by the coefficient of restitution and surface energy,the surface adhesion force tends to decrease with the increase of the coefficient of restitution and increase with the growth of surface energy.The obtained parameters of soil particle to soil particle and soil particle to metal affecting the adhesion can contribute to the design optimization for the grouser of mining machines to decrease surface adhesion and enhance its movability and mining efficiency. 展开更多
关键词 discrete element modelling deep-sea sediment JKR adhesion contact model contact parameters surface adhesion force
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不同含水率玉米秸秆的可断裂柔性纤维模型参数标定 被引量:2
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作者 李艳洁 陈玉滢 +2 位作者 孙雪 林涵 何进 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期43-52,共10页
在国家玉米秸秆机械化粉碎还田大力普及的背景下,针对用于实际田间粉碎的玉米秸秆力学仿真模型简化与参数标定问题,该研究首先基于离散单元法将玉米秸秆简化为节点球连接的多段球柱单元可断裂柔性纤维模型;然后通过三点弯曲试验获得3种... 在国家玉米秸秆机械化粉碎还田大力普及的背景下,针对用于实际田间粉碎的玉米秸秆力学仿真模型简化与参数标定问题,该研究首先基于离散单元法将玉米秸秆简化为节点球连接的多段球柱单元可断裂柔性纤维模型;然后通过三点弯曲试验获得3种不同含水率玉米秸秆的载荷-位移曲线,采用最陡爬坡与Box-Behnken试验设计方法对提出模型的弹性比、塑性比、弯曲限制角和失效比进行标定;最后在2 m×10 m域内建立了由直立根茬与平铺于地表秸秆共同构成的数值模型,进行秸秆粉碎还田仿真,并与田间秸秆粉碎试验进行对比。研究结果发现:标定参数后的模型用于秸秆粉碎仿真的粉碎合格率与实际田间试验结果的误差低于2%,验证了所提方法的可行性以及数值模型的准确性。研究结果表明,通过合理的标定方法,可断裂柔性纤维模型适用于秸秆粉碎的数值仿真计算,可为秸秆粉碎还田机具的关键部件结构优化和最优参数选取提供合理依据。 展开更多
关键词 离散元 秸秆 玉米 参数标定 可断裂柔性纤维模型
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基于离散元法的荔枝颗粒模型接触参数标定与试验
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作者 郭嘉明 林国鹏 +4 位作者 丁志武 郭鹏 邱晧烽 谢俊楷 曾志雄 《包装工程》 北大核心 2025年第15期212-221,共10页
目的在荔枝自动分装过程中,果实间及果实与分装结构间的接触参数不明确,导致分装效率较低。通过离散元法对荔枝颗粒仿真模型进行接触参数标定,为相关分装设备的设计提供理论支持。方法利用EDEM软件建立颗粒模型,通过碰撞弹跳、斜面滑移... 目的在荔枝自动分装过程中,果实间及果实与分装结构间的接触参数不明确,导致分装效率较低。通过离散元法对荔枝颗粒仿真模型进行接触参数标定,为相关分装设备的设计提供理论支持。方法利用EDEM软件建立颗粒模型,通过碰撞弹跳、斜面滑移和滚动试验等方法,测定荔枝与不锈钢、亚克力、泡沫塑料的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数。同时,基于堆积角试验和最陡爬坡试验结果,确定二次回归正交旋转组合试验的因素水平和方案,同时采用响应面法对多元二次方程进行多目标优化,最终确定荔枝果实间接触参数组合,并通过抬升无底圆筒试验和分装试验,验证模型的准确性。结果标定得到荔枝与不锈钢、亚克力、泡沫塑料的碰撞恢复系数分别为0.498、0.462、0.342,静摩擦因数分别为0.356、0.347、0.598,滚动摩擦因数分别为0.0375、0.0387、0.0398。优化得到荔枝果实间接触参数组合,碰撞恢复系数为0.243,静摩擦因数为0.374,滚动摩擦因数为0.127。仿真试验与台架试验得到的堆积角误差为3.59%。结论成功标定了荔枝颗粒的接触参数,仿真参数准确、可靠,可为荔枝物理特性研究及分装设备设计提供理论依据和模型支持,达到了提高分装效率的研究目的。 展开更多
关键词 荔枝 离散元法 接触参数
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烟草包衣种子离散元仿真参数标定与试验
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作者 于英杰 崔杰 +1 位作者 马二登 宋大科 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第9期264-269,共6页
研究烟草包衣种子与ABS树脂间以及种子之间的离散元仿真试验参数,提高烟草育苗播种机排种器离散元仿真试验的准确度。应用离散元软件EDEM建立烟草包衣种子离散元模型,基于自由落体碰撞试验、斜面滑动试验、斜面滚动试验和堆积试验,对比... 研究烟草包衣种子与ABS树脂间以及种子之间的离散元仿真试验参数,提高烟草育苗播种机排种器离散元仿真试验的准确度。应用离散元软件EDEM建立烟草包衣种子离散元模型,基于自由落体碰撞试验、斜面滑动试验、斜面滚动试验和堆积试验,对比分析EDEM仿真试验结果,标定烟草包衣种子与ABS树脂间以及种子之间的离散元仿真接触参数,得到烟草包衣种子与ABS树脂间以及种子间的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.419和0.6、0.366和0.7、0.034和0.15。采用滚筒式精密排种器进行仿真参数试验验证,对比不同排种轮转速下试验指标的实测值和仿真值,得到精密排种器充种合格率、漏播率和重播率的相对误差均小于5%。仿真参数可靠,能准确模拟烟草包衣种子物料特性。 展开更多
关键词 烟草包衣种子 离散元法 接触参数 标定 仿真试验
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收获期艾草茎秆离散元仿真参数标定研究
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作者 刘虎 张泽豪 +3 位作者 何琴英 张道德 严旺开 霍欣浩 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第9期13-22,共10页
以艾草茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件,分别基于Hertz—Mindlin、Hertz—Mindlin with bonding V2模型建立艾草茎秆刚性、柔性离散元模型。通过单轴压缩试验确定艾草茎秆的泊松比、弹性模量、剪切模量分别为0.33、91.37 MPa、34.35 MP... 以艾草茎秆为研究对象,利用EDEM仿真软件,分别基于Hertz—Mindlin、Hertz—Mindlin with bonding V2模型建立艾草茎秆刚性、柔性离散元模型。通过单轴压缩试验确定艾草茎秆的泊松比、弹性模量、剪切模量分别为0.33、91.37 MPa、34.35 MPa。以休止角和弯曲破坏力为响应指标,通过Placktt—Burman试验、最陡爬坡试验和Box—Behnken响应面试验对艾草茎秆的接触参数和黏结参数进行标定。结果表明:艾草茎秆与钢板的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.4、0.47、0.2。艾草茎秆之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.3、0.49、0.14。艾草茎秆黏结模型中单位面积法向刚度为5.51×10^(12)N/m^(3),单位面积切向刚度为8.40×10^(11)N/m^(3),临界法向应力为20.69 MPa,临界切向应力为20.57 MPa,黏结半径为0.62 mm。采用休止角试验和弯曲试验对标定的参数进行验证,休止角和弯曲破坏力的物理试验均值与仿真试验均值相对误差分别为0.43%、2.10%,为艾草茎秆离散元仿真模型建立和收割机械的设计优化提供参考。 展开更多
关键词 艾草茎秆 离散元法 接触参数标定 黏结参数标定
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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 +3 位作者 林志强 吴逸腾 赖鸿康 翁海勇 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期139-149,共11页
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... 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。 展开更多
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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含水沙土颗粒离散元接触模型参数标定及试验 被引量:2
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作者 韩佃雷 胡锦瑞 +5 位作者 刘海瑞 任立志 周脉乐 杨启志 李博 陈学庚 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期70-78,共9页
含水沙土仿真参数标定研究的缺乏,严重制约着触土部件的理论研究。为获取不同含水率沙土的离散元仿真参数,该研究通过探究含水率对沙土颗粒间接触力学的影响,对不同含水率的沙土进行相关参数标定。以江边沙土为研究对象,借助EDEM软件中H... 含水沙土仿真参数标定研究的缺乏,严重制约着触土部件的理论研究。为获取不同含水率沙土的离散元仿真参数,该研究通过探究含水率对沙土颗粒间接触力学的影响,对不同含水率的沙土进行相关参数标定。以江边沙土为研究对象,借助EDEM软件中Hertz-Mindlin with JKR Cohesion(JKR)接触模型对4种不同含水率的沙土进行仿真参数标定,以沙土颗粒间的静摩擦因数、恢复系数、动摩擦因数及表面能为标定对象,并以沙土颗粒的仿真堆积角为响应值,基于Box-Behnken的响应面优化方法得到堆积角回归模型,发现JKR表面能对沙土堆积角有显著影响,恢复系数对含水率较高的沙土(15%和20%)的堆积角有显著影响(P<0.05),静摩擦因数和动摩擦因数对含水沙土的堆积角影响不显著(P>0.05)。通过Design-expert软件的响应面优化设计,得到仿真参数的较优值,其堆积角仿真结果与物理试验对比后误差均小于5%。为了进一步验证模型的可靠性,对承压物理试验和仿真试验侵入阻力数据进行分析,结果显示试验与仿真的阻力变化趋势基本一致,触土深度在40 mm范围内时误差小于10%;触土深度大于40 mm时,误差较大,表明触土深度较浅时该模型能够近似的代替真实沙土进行仿真模拟。可利用标定后的参数进行含水沙土与触土部件间的离散元仿真,同时也为含水土壤虚拟仿真、农业装备与土壤互作关系、触土部件性能改进优化等研究提供参数选择依据。 展开更多
关键词 含水沙土 离散元法 JKR模型 堆积角 参数标定
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基于多特征综合分析的农用残膜柔性离散元模型构建方法
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作者 李佳莉 王新忠 +3 位作者 张炳成 冯震 蒙贺伟 坎杂 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期170-179,共10页
由于缺乏柔性薄膜离散元模型构建方法,对薄膜类物料在机械装置上运动特性的模拟研究受到限制,提出了一种基于柔性变形特性、摩擦特性及空气动力学特性的多特征综合分析的薄膜类物料离散元模型构建方法,以农用塑料残膜为例对其有效性进... 由于缺乏柔性薄膜离散元模型构建方法,对薄膜类物料在机械装置上运动特性的模拟研究受到限制,提出了一种基于柔性变形特性、摩擦特性及空气动力学特性的多特征综合分析的薄膜类物料离散元模型构建方法,以农用塑料残膜为例对其有效性进行了评价。通过物理试验测得单片塑料残膜悬垂系数、静摩擦因数、摩擦角、动摩擦因数及悬浮速度分别为0.397、0.417、22.636°、0.373及2.327 m/s。利用Rocky仿真软件的Shell模型建立了残膜离散元模型,以悬垂系数、摩擦角及悬浮速度为响应指标,采用因子筛选试验、最陡爬坡试验和中心组合试验确定最佳参数组合为:基本壳体单元面积174.017 mm2、弹性比0.850、密度238.583 kg/m^(3)、杨氏模量5.676 MPa、膜间静摩擦因数0.437和膜间动摩擦因数0.397。最后,通过残膜料群流动试验开展了模型可靠性验证。结果表明,残膜料群悬浮速度模拟值与物理值相对误差为3.18%,吻合较好;残膜料群在气流作用力、膜间摩擦力及重力作用下表现的团聚迁移、悬停、膨胀松动及料群解体等动态行为与物理试验结果一致,证明了建立的残膜柔性模型具有可行性和适用性。 展开更多
关键词 农用残膜 柔性模型 多特征 参数标定 流动状态 离散元
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克氏原螯虾双层柔性离散元粘结模型参数标定与优化
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作者 吴电建 丁子璨 +2 位作者 黄帅康 张三强 曹卫东 《农业工程学报》 北大核心 2025年第18期309-318,共10页
针对克氏原螯虾头尾分离机械加工环节缺乏精准的离散元粘结仿真参数和实测参数,无法有效指导相关机械装备设计与优化的问题,该文以克氏原螯虾为研究对象,在Bonding V2模型基础上通过坐标填充方法实现规则致密的虾壳网格建模,采用体积填... 针对克氏原螯虾头尾分离机械加工环节缺乏精准的离散元粘结仿真参数和实测参数,无法有效指导相关机械装备设计与优化的问题,该文以克氏原螯虾为研究对象,在Bonding V2模型基础上通过坐标填充方法实现规则致密的虾壳网格建模,采用体积填充方法实现虾肉建模模拟内部虾肉组织与体液的混合情况,用于单独标定虾壳和虾肉的粘结参数,虾壳和虾肉模型组合成为整虾的双层柔性离散元粘结模型;并利用质构仪完成克氏原螯虾头尾切断和折断分离试验。以最大切断力为评价指标,开展单因素试验、二水平析因试验和最陡爬坡试验,利用帕累托图和方差分析确定粘结参数中显著性影响因素及其取值范围,通过响应面试验得到克氏原螯虾显著性因素的最优组合:虾壳单位面积法向刚度为2.19×10^(11)N/m^(3)、虾壳临界法向强度为6.04×10^(6) Pa、虾肉临界法向强度为7.77×10^(7) Pa;基于已标定的仿真粘结参数,在EDEM中开展克氏原螯虾头尾切断和折断分离仿真试验,结果显示,试验得到的最大切断力和最大折断力分别为31.97和26.39 N,最大切断力、最大折断力的仿真值与实测值相对误差分别为0.22%和3.87%,并且仿真和实测作用力变化趋势基本相似,克氏原螯虾离散元仿真粘结参数标定与头尾分离试验具有可靠性。该研究结果可为克氏原螯虾头尾分离机械装备设计与优化提供基础理论参考。 展开更多
关键词 克氏原螯虾 粘结参数标定 离散元 粘结模型 头尾分离
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基于离散元的‘鲁丽’苹果仿真接触参数标定
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作者 付函 吴志治 +3 位作者 段洁利 余绍政 刘烽 郑海乐 《华南农业大学学报》 北大核心 2025年第3期407-418,共12页
【目的】构建基于离散元法的苹果颗粒模型,并精确标定其仿真接触参数。【方法】采用球形颗粒组成的方式构建‘鲁丽’苹果离散元模型,通过对比分析确定最合适的球形颗粒半径。采用试验与仿真相结合的方法,确定恢复系数和摩擦系数等接触... 【目的】构建基于离散元法的苹果颗粒模型,并精确标定其仿真接触参数。【方法】采用球形颗粒组成的方式构建‘鲁丽’苹果离散元模型,通过对比分析确定最合适的球形颗粒半径。采用试验与仿真相结合的方法,确定恢复系数和摩擦系数等接触参数。通过方差分析评估苹果接触部位、果实质量和材料类型对接触参数的影响。调整仿真参数以复现不同试验条件,结合数据拟合得到参数方程,并进行验证。【结果】苹果的接触部位对其恢复系数的影响不显著。确定了颗粒半径为2 mm的苹果离散元模型,并以此为准,标定了苹果与特高密度和高密度泡棉的恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数分别为0.61和0.47、0.46和0.61、0.0166和0.0288,而苹果相互之间的对应参数分别为0.65、0.42和0.0320。通过无底圆筒提升试验验证了标定参数的有效性。【结论】成功构建了苹果离散元模型,研究可为振动收获中接近承接或采后处理装置的设计优化提供理论依据。 展开更多
关键词 力学 离散元法 苹果颗粒模型 接触参数 虚拟标定
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基于HSCM和LCM的分层砂土与触土部件互作参数标定与试验
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作者 谭好超 沈聪聪 +3 位作者 马俊龙 李德宇 徐丽明 马帅 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期158-169,共12页
为探究北方露地葡萄砂性土在纵深方向上的性质差异及其与开沟触土部件的互作机理,本文针对砂性土上、中、下3层土壤建立了离散元仿真模型,并选用滞后弹性模型(Hysteretic spring contact model,HSCM)和线性粘聚力模型(Liner cohesion mo... 为探究北方露地葡萄砂性土在纵深方向上的性质差异及其与开沟触土部件的互作机理,本文针对砂性土上、中、下3层土壤建立了离散元仿真模型,并选用滞后弹性模型(Hysteretic spring contact model,HSCM)和线性粘聚力模型(Liner cohesion model,LCM)作为接触模型。通过圆筒提升试验及图像处理技术测得各层土壤堆积角。利用小球滚动和碰撞反弹试验测定了滚动摩擦因数和恢复系数。以土壤颗粒间接触参数为试验因素,以堆积角为试验指标,进行三因素三水平试验,建立土壤堆积角回归预测模型,得到3层土壤滚动摩擦因数为0.07、0.17和0.21,恢复系数为0.47、0.52和0.62,粘聚能量密度为2694、4266、4432 J/m^(3)。通过对土壤屈服试验和斜面试验,测得各层土壤屈服强度和滑动摩擦角,并进行通用旋转中心组合模拟试验,确定各层土壤与触土部件静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数。在标定参数下,3层土壤堆积角仿真与物理试验误差分别为1.7%、2.6%、5.0%。为验证土壤与触土部件标定参数准确性,在开沟装置后方增设半边罩壳(一侧有罩壳一侧无罩壳),进行田间抛土试验。试验结果表明,有罩壳和无罩壳一侧土壤抛掷距离分别为101.4、235.3 mm,与仿真值误差仅3.34%和8.73%,表明仿真模型准确可靠。研究结果可为后续土壤与触土部件互作分析提供理论基础。 展开更多
关键词 滞后弹性模型 线性粘聚力模型 离散元 分层砂土 参数标定
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采用离散元仿真方法对脱毒微型薯物料参数的标定
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作者 竹筱歆 吕伊宁 +3 位作者 李季成 赵治明 齐钰 马海钦 《东北农业大学学报》 北大核心 2025年第4期102-113,共12页
在微型薯分级、播种等机械化作业装备设计及离散元法仿真验证过程中,脱毒微型薯的物料参数标定是确保仿真模型与实际物理特性等效性的关键环节。为提高离散元仿真结果准确性,真实反映微型薯的力学行为,以脱毒微型薯为研究对象,系统开展... 在微型薯分级、播种等机械化作业装备设计及离散元法仿真验证过程中,脱毒微型薯的物料参数标定是确保仿真模型与实际物理特性等效性的关键环节。为提高离散元仿真结果准确性,真实反映微型薯的力学行为,以脱毒微型薯为研究对象,系统开展应用离散元仿真的物料参数标定的研究。通过试验获取微型薯的基本物料参数,以休止角作为评价指标进行二因素五水平正交试验,标定了微型薯颗粒间及与不同接触材料(Q235钢、ABS塑料)的碰撞恢复系数和摩擦系数。试验结果表明:微型薯与Q235钢、ABS塑料及颗粒自身的碰撞恢复系数,分别为0.554、0.491和0.440;微型薯与Q235钢的静、动摩擦系数,分别为0.4860和0.1197;与ABS塑料的静、动摩擦系数,分别为0.5120和0.1245;微型薯颗粒间的静、动摩擦系数,分别为0.315和0.031。仿真结果与实测数据吻合良好,验证了参数标定方法的可靠性。 展开更多
关键词 微型薯 物料参数 离散元仿真 标定
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菲律宾蛤仔浅海养殖底质离散元接触参数标定与仿真
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作者 赵佳佳 张国琛 +6 位作者 吴昊 李秀辰 张倩 娄玉仲 李航企 徐斌 母刚 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期295-304,共10页
针对菲律宾蛤仔等埋栖贝类采收作业时底质颗粒间缺乏准确的接触参数,该研究以辽宁丹东大鹿岛菲律宾蛤仔养殖区浅海底质为研究对象,选取EDEM中Hertz-Mindlin with JKR接触模型,对底质颗粒间接触参数进行标定。通过物理试验测定了浅海底... 针对菲律宾蛤仔等埋栖贝类采收作业时底质颗粒间缺乏准确的接触参数,该研究以辽宁丹东大鹿岛菲律宾蛤仔养殖区浅海底质为研究对象,选取EDEM中Hertz-Mindlin with JKR接触模型,对底质颗粒间接触参数进行标定。通过物理试验测定了浅海底质含水率、容重、内摩擦角、粘聚力和泊松比。基于漏斗法测定了浅海底质堆积角,确定了需要标定接触参数的范围为:JKR表面能4.50~18.00 J/m^(2)、碰撞恢复系数0.35~0.75、静摩擦系数0.20~1.04、滚动摩擦系数0.10~0.20。通过Design-Expert软件的优化模块对模型寻优得到JKR表面能、碰撞恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数分别为10.96 J/m^(2)、0.37、0.63、0.10,在该最优解下仿真试验所得堆积角为49.83°,与物理试验所得的堆积角(51.00°)相对误差为2.29%。通过旋切试验对底质间接触参数进行验证,在物理试验与仿真试验中,旋切机构刀轴扭矩相对误差为7.76%,相对误差较小,结果表明标定的参数准确可靠,可为后续研究浅海底质-蛤仔-采收机构互作机制提供重要参考。 展开更多
关键词 浅海底质 堆积角 直剪试验 离散元法 接触参数标定 仿真试验
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苹果颗粒离散元接触参数标定与仿真试验 被引量:9
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作者 张宏建 韩欣 +5 位作者 杨化伟 陈修波 赵光泽 孙经伟 孙林林 王金星 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期66-76,共11页
为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、... 为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到红富士、花牛和黄元帅苹果与亚克力板的碰撞恢复系数分别为0.473、0.432和0.466;与亚克力板的静摩擦系数分别为0.435、0.536和0.519;与亚克力板的滚动摩擦系数分别为0.007 7、0.013 8和0.008 8。最后,通过堆积角试验、最陡爬坡试验确定二次回归正交旋转组合试验,得到红富士、花牛和黄元帅同种苹果间的碰撞恢复系数分别为0.487、0.348和0.469;静摩擦系数分别为0.584、0.869和0.644;滚动摩擦系数分别为0.084、0.096和0.093。试验结果表明,红富士、花牛和黄元帅苹果仿真试验与物理试验的休止角相对误差分别为5.95%、6.55%、8.67%。研究结果可为苹果物理特性和低损采收技术研究提供理论依据和模型支撑。 展开更多
关键词 离散元 模型 苹果 接触参数 标定与试验 堆积角
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控释肥颗粒群仿真接触参数标定与试验 被引量:9
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作者 张宏建 陈修波 +5 位作者 李宏立 田园 范国强 许珺烁 刘双喜 王金星 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期80-90,共11页
接触参数影响控释肥颗粒离散元仿真结果。为了精准模拟控释肥颗粒力学行为与运动规律,本文基于离散元法对控释肥颗粒的接触参数进行标定与试验。首先,建立控释肥离散元基础模型,并利用台架和仿真试验相结合的方法,在EDEM中对控释肥颗粒... 接触参数影响控释肥颗粒离散元仿真结果。为了精准模拟控释肥颗粒力学行为与运动规律,本文基于离散元法对控释肥颗粒的接触参数进行标定与试验。首先,建立控释肥离散元基础模型,并利用台架和仿真试验相结合的方法,在EDEM中对控释肥颗粒与PVC板之间接触参数进行标定。其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验测得控释肥颗粒与PVC板之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.539、0.507和0.105。最后,通过堆积试验、最陡爬坡试验和正交旋转组合试验,得到控释肥颗粒间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.38、0.25和0.09,并通过无底圆筒提升试验和排肥台架试验进行验证。试验结果表明,堆积角实际值与仿真结果的相对误差为1.54%,排肥量实际值与仿真结果4种转速下的相对误差分别为4.38%、4.23%、4.41%、4.36%,所标定的控释肥接触参数精准有效,可为控释肥离散元仿真提供数据和模型支撑。 展开更多
关键词 控释肥 离散元法 接触参数 标定试验 堆积角
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基于离散元法的面粉颗粒接触参数标定试验 被引量:7
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作者 陈硕 江礼坚 +3 位作者 林谢昭 唐旭晟 刘晓敏 张龙 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期69-76,共8页
为设计和优化面粉输送设备,应用离散元法对面粉进行准确地工程建模和分析,需要对其接触参数进行必要的标定。该研究依据颗粒缩放理论,用“Hertz-Mindlin with Johnson-Kendall-Roberts”接触模型表征面粉颗粒间黏性的影响,提出了一种基... 为设计和优化面粉输送设备,应用离散元法对面粉进行准确地工程建模和分析,需要对其接触参数进行必要的标定。该研究依据颗粒缩放理论,用“Hertz-Mindlin with Johnson-Kendall-Roberts”接触模型表征面粉颗粒间黏性的影响,提出了一种基于静/动态休止角的接触参数标定方法。运用正交试验方法,对接触参数的敏感性和方差分析,表明面粉颗粒间的滚动摩擦系数、面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数、表面能对静态休止角的影响极显著(P<0.01),并且多组接触参数都可以模拟出与试验相同的静态休止角。进一步研究表明,面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数的合理取值范围为0.2~0.4。通过2种填充率、4种转速下基于动态休止角的参数标定,将其中与试验最为吻合的一组参数作为标定结果,其值如下:面粉颗粒之间恢复系数为0.6、面粉颗粒之间静摩擦系数为0.2、面粉颗粒之间滚动摩擦系数为0.1、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间恢复系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间静摩擦系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间滚动摩擦系数为0.5、表面能为0.12 J/m^(2)。使用该组参数对矩形容器中物料自由坍塌试验进行仿真,其结果与试验结果相符,验证了该标定方法的有效性。该研究提出的标定方法简单、易执行,对粉料输送设备的设计及优化具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 离散元 正交试验 面粉 接触参数标定 静/动态休止角
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面向夹持采收的油菜薹夹段茎秆离散元参数标定与优化 被引量:8
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作者 谢伟 欧阳琛 +2 位作者 蒋蘋 孟德鑫 罗海峰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期104-116,共13页
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
关键词 离散元 模型 油菜薹 仿真 参数标定
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基于FWD弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法及耐久性评估 被引量:3
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作者 陈光伟 马永磊 +3 位作者 张定一 张磊 王鸿烨 程龙 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第24期10508-10519,共12页
层间黏结接触状态是决定沥青路面多层复合结构整体性的关键因素之一,层间状态的改变会显著的影响各结构层的力学响应。应用落锤式弯沉仪(falling weight deflectormeter,FWD)无损检测技术研究基于弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别... 层间黏结接触状态是决定沥青路面多层复合结构整体性的关键因素之一,层间状态的改变会显著的影响各结构层的力学响应。应用落锤式弯沉仪(falling weight deflectormeter,FWD)无损检测技术研究基于弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法。依托京沪高速公路改扩建工程,建立路面结构三维动力有限元模型,分析不同基-面层间接触状态下各类FWD弯沉盆参数与基层、面层应力的相关性排序,构建综合反映基-面层受力特性的FWD弯沉盆指标DD_(1)/DD_(2)(DD_(1)=D_(0)-D_(20),DD_(2)=D_(20)-D_(60),其中D_(0)、D_(20)和D_(60)分别代表距离荷载中心处0、20、60 cm的弯沉值),回归分析表明:其与基-面层层间摩擦系数具有良好的乘幂关系;进而结合现场芯样的疲劳方程和有限元模拟分析结果,推导出在满足沥青面层使用期寿命的前提下层间摩擦系数的最低要求,在此基础上对既有路面耐久性进行评估,结果与实际吻合。本文方法为后续基于FWD推算层间摩擦系数、评估路面疲劳耐久性提供了新的途径和理论依据。 展开更多
关键词 道路工程 层间接触状态 有限元模型 弯沉盆参数 疲劳方程
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基于甘蔗耕地黏土离散元参数标定的流变模型构建 被引量:6
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作者 张彪 杨鑫三 +2 位作者 王京云 陈警 沈卫民 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期36-44,共9页
针对华南宿根甘蔗的耕地土壤因多级复合团聚显现的逐层异构黏重性,为表征其特异性流变行为,该研究通过重黏土的离散元参数标定,构建团粒几何、力学属性多层演变的非匀质耕层模型,进而分析仿生壁板的推进阻力。结合休止角与三轴压缩试验... 针对华南宿根甘蔗的耕地土壤因多级复合团聚显现的逐层异构黏重性,为表征其特异性流变行为,该研究通过重黏土的离散元参数标定,构建团粒几何、力学属性多层演变的非匀质耕层模型,进而分析仿生壁板的推进阻力。结合休止角与三轴压缩试验及仿真结果,JKR表面能、恢复系数与动摩擦因数是影响重黏土流变响应的显著因子,不同耕层间参数差异明显。蕴含团粒级配分布、本征接触属性与黏聚特性的离散元模型具有表征多耕层复合流变性能的能力,通过三轴力学试验验证得到的本构响应偏差低于9.27%。采用该模型计算出的仿生耕作壁板推进阻力与土槽实测推进阻力之间的相对误差仅8.3%,表明对机具—土料互作关系的预测有效且较准确。研究结果可为触土部件适应性设计与动力学优化提供数据支持和模型参考。 展开更多
关键词 重黏土 离散元模型 参数标定 黏聚特性 流变行为
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基于离散元法的盾尾同步注浆扩散及参数优化研究 被引量:2
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作者 曹洋 刘杨 +2 位作者 张超宇 杨俊杰 李国政 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2119-2128,共10页
为观察盾构施工中同步注浆扩散规律,并提出注浆参数调控手段,以滨海砂土地层为目标,设计并开展盾尾同步注浆模型试验,获得隧道外侧不同位置浆液扩散规律。在借助试验结果标定离散元模型中各颗粒间接触参数的基础上,建立盾尾同步注浆连续... 为观察盾构施工中同步注浆扩散规律,并提出注浆参数调控手段,以滨海砂土地层为目标,设计并开展盾尾同步注浆模型试验,获得隧道外侧不同位置浆液扩散规律。在借助试验结果标定离散元模型中各颗粒间接触参数的基础上,建立盾尾同步注浆连续-离散元耦合模型,模拟浆液填充渗透过程,对照试验结果分析导致注浆层厚度差异的主要原因,进而通过调整注浆参数优化浆液填充效果。结果表明:离散元仿真模型中的颗粒运移特性能够有效展示浆液在盾尾间隙及周边土层中的填充、渗透现象;受流动性影响,浆液较易在注浆孔口聚集,而若注浆压力不足,将导致距离注浆孔较远的隧道上、下侧浆液层均匀性不良,通过调整不同部位注浆孔压力配比关系,可有效改善填充效果;注浆层受土层压力影响,隧道上方厚度相对下侧较薄,而侧面浆液在自身重力作用下向下沉积,呈上薄下厚分布。 展开更多
关键词 盾构隧道 同步注浆 浆液扩散 模型试验 离散元法 参数优化
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