油菜机直播微垄种床制备过程旋耕后土壤离散元参数标定

S223.2+2; 针对油菜直播机微垄种床制备过程离散元仿真缺乏旋耕后土壤颗粒模型、无有效接触参数、数值模拟不准确等问题,该研究开展了旋耕后土壤离散元接触参数标定与试验.基于土壤塑限,确定仿真接触模型为Hertze-Mindlin(no slip),根据油菜直播机旋耕后的土样信息,利用EinScan-Pro三维扫描仪和EDEM颗粒填充功能,重建土壤颗粒并生成考虑颗粒形状和不同粒径质量占比的离散元颗粒模型;以堆积角为目标,通过二水平析因试验分析静摩擦、滚动摩擦、碰撞恢复系数的显著性,对显著因素进行最陡爬坡试验缩小求解范围,再通过二次正交旋转回归试验求解较优参数组合为:碰撞恢复系数0.350,静摩...

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Published in农业工程学报 Vol. 39; no. 20; pp. 10 - 19
Main Authors 李蒙良, 王立宗, 廖庆喜, 廖宜涛, 肖文立, 张青松
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室,武汉 430070 01.10.2023
华中农业大学工学院,武汉 430070%华中农业大学工学院,武汉 430070
Subjects
rapeseed
micro-ridge
微垄床
旋耕
parameter calibration
soil
rotary tillage
参数标定
DEM
离散元
油菜
土壤
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202305184

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Summary:S223.2+2; 针对油菜直播机微垄种床制备过程离散元仿真缺乏旋耕后土壤颗粒模型、无有效接触参数、数值模拟不准确等问题,该研究开展了旋耕后土壤离散元接触参数标定与试验.基于土壤塑限,确定仿真接触模型为Hertze-Mindlin(no slip),根据油菜直播机旋耕后的土样信息,利用EinScan-Pro三维扫描仪和EDEM颗粒填充功能,重建土壤颗粒并生成考虑颗粒形状和不同粒径质量占比的离散元颗粒模型;以堆积角为目标,通过二水平析因试验分析静摩擦、滚动摩擦、碰撞恢复系数的显著性,对显著因素进行最陡爬坡试验缩小求解范围,再通过二次正交旋转回归试验求解较优参数组合为:碰撞恢复系数0.350,静摩擦系数0.351,滚动摩擦系数0.257.使用PIVlab工具和Trimble TX8三维激光扫描仪得到微垄种床制备装置田间作业时土块颗粒运动速度和作业后地貌,并与离散元仿真结果进行对比.结果表明:在微垄制备的贯入包络和成形回落阶段,土壤颗粒运动速度与仿真结果一致,最大误差为0.10 m/s;微垄距误差随腹板数量增加而增大,误差为8.25％,标定参数准确.研究结果可为油菜微垄种床制备机具触土部件机理探究和结构改进提供参考.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202305184