农业机械学报

作者：史瑞杰，戴飞，赵武云，张锋伟，石林榕，郭军海

单位：甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,

关键词：胡麻茎秆;离散元法;柔性模型;接触参数;试验验证

基金：财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系项目（CARS-14-1-28）、甘肃省重点研发计划项目（20YF3WA019）、甘肃省科技计划重大专项（21ZD4NA022-05）、甘肃农业大学青年导师扶持基金项目（GAU-QDFC-2021-08）和甘肃省教育厅优秀研究生“创新之星”项目（2021CXZX-362）

针对胡麻联合收获过程中茎秆位姿变化与运动特性等关键环节离散元研究缺乏柔性模型和接触参数的问题，本文以胡麻根部茎秆、中部茎秆、颈部茎秆为研究对象，以其本征参数为研究基础，计算得胡麻茎秆各部建模参数，采用离散元法bonding模型构建胡麻茎秆柔性模型，并以胡麻茎秆各部本征参数、接触参数试验值为水平值，通过Plackett-Burman试验和Central-Composite试验确定胡麻茎秆之间、茎秆与收获装备之间的接触参数，通过胡麻茎秆剪切试验与堆积角试验验证模型可靠性。结果表明：胡麻植株离散元柔性模型参数中法向刚度Kn为1.13×109N/m3，切向刚度Ks为5.6×108N/m3，法向临界应力σ为6.67MPa，切向临界应力γ为8.5MPa，粘结半径Rj为0.25mm；胡麻茎秆-收获装备间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.33、0.28、0.14，胡麻茎秆-胡麻茎秆间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.3、0.508、0.033；剪切试验中胡麻茎秆根部、中部、颈部剪切最大载荷与仿真结果相对误差分别为1.67%、3.09%、5.44%，堆积角试验中胡麻茎秆平均堆积角与仿真结果相对误差为0.31%，误差较小。胡麻茎秆柔性模型与接触参数和实际情况较为相符，可表征胡麻茎秆物理特性，为胡麻茎秆离散元仿真提供参考。

来源：2022年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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