农业机械学报

作者：田辛亮，丛旭，齐江涛，郭慧，李茂，范旭辉

单位：吉林大学,吉林大学,吉林大学,吉林大学,吉林大学,吉林大学,

关键词：保护性耕作;黑土区;玉米秸秆-土壤混料;参数标定;堆积角;离散元

基金：国家自然科学基金项目（31971783）

由于黑土区保护性耕作中关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的离散元仿真模型参数，在一定程度上制约了机具的优化改进。以黑土区玉米秸秆-土壤混料为研究对象，构建玉米秸秆-土壤混料离散元仿真模型，采用物理试验与EDEM仿真试验相结合的方法，选用Hertz-Mindlin with JKR接触模型进行离散元仿真接触参数标定。首先，采用圆筒提升的方法确定玉米秸秆-土壤混料的实际堆积角，利用Design-Expert软件中Plackett-Burman试验筛选出对堆积角有显著影响的参数为：土壤-土壤滚动摩擦因数、土壤-钢静摩擦因数、秸秆-土壤滚动摩擦因数、土壤JKR表面能；进一步通过最陡爬坡试验确定4个参数的最优取值范围，根据Box-Behnken试验原理以堆积角为响应值，建立堆积角与显著参数的二次回归模型；以实际堆积角为目标，利用软件寻优功能对显著参数进行优化并得到最优参数组合：秸秆-土壤滚动摩擦因数0.16、土壤-土壤滚动摩擦因数0.24、土壤-钢静摩擦因数0.75、土壤JKR表面能0.67J/m2。通过仿真试验对最优参数组合进行对比验证，仿真堆积角与物理试验堆积角相对误差为1.64%。研究结果表明标定的参数真实可靠，可为黑土区玉米秸秆-土壤混料的离散元仿真提供理论参考。

来源：2021年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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