【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
土壤离散元模型是离散元法研究土壤与触土部件相互作用的基础。为了获得西南区坡耕地紫色土离散元模型,本文基于堆积试验,采用EDEM2020软件中的Hertz-Mindlin with JKR接触模型,以休止角为响应值,结合土壤本征参数实测试验,对模型参数...土壤离散元模型是离散元法研究土壤与触土部件相互作用的基础。为了获得西南区坡耕地紫色土离散元模型,本文基于堆积试验,采用EDEM2020软件中的Hertz-Mindlin with JKR接触模型,以休止角为响应值,结合土壤本征参数实测试验,对模型参数进行标定。实测参数包括土壤密度、含水率、休止角、粒径分布、颗粒-颗粒静摩擦系数、颗粒-45钢静摩擦系数,利用Origin2021b软件图像数字化工具处理图像,得到实际休止角为34.11°,变异系数为0.452%。利用Design-Expert11软件设计了Plackett-Burman试验,对影响拟合休止角的9个参数进行筛选,得到4个影响显著参数,即颗粒表面能、颗粒-颗粒滚动摩擦系数、颗粒-45钢静摩擦系数、颗粒-45钢滚动摩擦系数。设计最陡爬坡试验进一步缩小模型参数取值范围,设计Box-Behnken试验,对模型进行分析优化,得到4个参数最优组合,即颗粒表面能0.134 J/m^(2),颗粒-颗粒滚动摩擦系数0.231,颗粒-45钢静摩擦系数1.045,颗粒-45钢滚动摩擦系数0.228。结果表明,仿真休止角与实际休止角相对误差为2.07%,一致性较好,可为紫色土离散元仿真研究提供参考。展开更多
【目的】针对QW-QZ-2型籽瓜破碎取籽分离机瓜籽含杂率高和筛网各部分分离效率差异大等问题,采用数值模拟方法研究籽瓤分离过程,为籽瓜破碎取籽机的结构优化提供依据。【方法】以甘肃省白银市“靖远一号”品种籽瓜为研究对象,采用试验法...【目的】针对QW-QZ-2型籽瓜破碎取籽分离机瓜籽含杂率高和筛网各部分分离效率差异大等问题,采用数值模拟方法研究籽瓤分离过程,为籽瓜破碎取籽机的结构优化提供依据。【方法】以甘肃省白银市“靖远一号”品种籽瓜为研究对象,采用试验法测量籽瓜各组分的本征参数,利用Hertz-Mindlin with JKR模型,以堆积角为响应标定籽瓜各组分接触参数,进行籽瓜籽瓤分离数值模拟试验,并与试验结果进行对比分析。【结果】利用标定的参数建立籽瓜籽瓤分离数值模拟模型,经试验确定籽瓜破碎取籽机分离辊的较优转速为110~130 r/min,瓜籽含杂率为3.98%~4.03%,在该转速下筛筒区域的瓜瓤分离净度均大于20%且分布较为平均,有效避免了各区域分离效率的差异和分离辊部分区域磨损较大的问题。仿真结果与试验结果基本一致,瓜籽含杂率的最大相对误差为4.71%,瓜瓤分离净度的最大相对误差为6.33%,均满足作业要求。【结论】所建立的离散元模型模拟精度较高,能够满足籽瓜籽瓤分离的需求。展开更多
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。
文摘土壤离散元模型是离散元法研究土壤与触土部件相互作用的基础。为了获得西南区坡耕地紫色土离散元模型,本文基于堆积试验,采用EDEM2020软件中的Hertz-Mindlin with JKR接触模型,以休止角为响应值,结合土壤本征参数实测试验,对模型参数进行标定。实测参数包括土壤密度、含水率、休止角、粒径分布、颗粒-颗粒静摩擦系数、颗粒-45钢静摩擦系数,利用Origin2021b软件图像数字化工具处理图像,得到实际休止角为34.11°,变异系数为0.452%。利用Design-Expert11软件设计了Plackett-Burman试验,对影响拟合休止角的9个参数进行筛选,得到4个影响显著参数,即颗粒表面能、颗粒-颗粒滚动摩擦系数、颗粒-45钢静摩擦系数、颗粒-45钢滚动摩擦系数。设计最陡爬坡试验进一步缩小模型参数取值范围,设计Box-Behnken试验,对模型进行分析优化,得到4个参数最优组合,即颗粒表面能0.134 J/m^(2),颗粒-颗粒滚动摩擦系数0.231,颗粒-45钢静摩擦系数1.045,颗粒-45钢滚动摩擦系数0.228。结果表明,仿真休止角与实际休止角相对误差为2.07%,一致性较好,可为紫色土离散元仿真研究提供参考。
文摘【目的】针对QW-QZ-2型籽瓜破碎取籽分离机瓜籽含杂率高和筛网各部分分离效率差异大等问题,采用数值模拟方法研究籽瓤分离过程,为籽瓜破碎取籽机的结构优化提供依据。【方法】以甘肃省白银市“靖远一号”品种籽瓜为研究对象,采用试验法测量籽瓜各组分的本征参数,利用Hertz-Mindlin with JKR模型,以堆积角为响应标定籽瓜各组分接触参数,进行籽瓜籽瓤分离数值模拟试验,并与试验结果进行对比分析。【结果】利用标定的参数建立籽瓜籽瓤分离数值模拟模型,经试验确定籽瓜破碎取籽机分离辊的较优转速为110~130 r/min,瓜籽含杂率为3.98%~4.03%,在该转速下筛筒区域的瓜瓤分离净度均大于20%且分布较为平均,有效避免了各区域分离效率的差异和分离辊部分区域磨损较大的问题。仿真结果与试验结果基本一致,瓜籽含杂率的最大相对误差为4.71%,瓜瓤分离净度的最大相对误差为6.33%,均满足作业要求。【结论】所建立的离散元模型模拟精度较高,能够满足籽瓜籽瓤分离的需求。
