农业机械学报

作者：谭好超，沈聪聪，马俊龙，李德宇，徐丽明，马帅

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,

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

基金：：国家自然科学基金项目（32301710）和财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系项目（CARS-29)

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、4432J/m3。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、235.3mm，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。

来源：2025年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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