农业机械学报

作者：李佳莉，王新忠，张炳成，冯震，蒙贺伟，坎杂

单位：石河子大学;绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心,江苏大学,石河子大学;绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心,新疆德农科技有限公司,石河子大学;绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心,石河子大学;绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心,

关键词：农用残膜;柔性模型;多特征;参数标定;流动状态;离散元

基金：国家重点研发计划项目（2024YFD1700500）、国家自然科学基金项目（52360022）、江苏省省部共建现代农业装备与技术协同创新中心项目（XTCX2006）、兵团农业技术攻关项目（2023AA401）和兵团科技计划项目（2024DA016、2024YD014）

由于缺乏柔性薄膜离散元模型构建方法，对薄膜类物料在机械装置上运动特性的模拟研究受到限制，提出了一种基于柔性变形特性、摩擦特性及空气动力学特性的多特征综合分析的薄膜类物料离散元模型构建方法，以农用塑料残膜为例对其有效性进行了评价。通过物理试验测得单片塑料残膜悬垂系数、静摩擦因数、摩擦角、动摩擦因数及悬浮速度分别为0.397、0.417、22.636°、0.373及2.327m/s。利用Rocky仿真软件的Shell模型建立了残膜离散元模型，以悬垂系数、摩擦角及悬浮速度为响应指标，采用因子筛选试验、最陡爬坡试验和中心组合试验确定最佳参数组合为：基本壳体单元面积174.017mm2、弹性比0.850、密度238.583kg/m3、杨氏模量5.676MPa、膜间静摩擦因数0.437和膜间动摩擦因数0.397。最后，通过残膜料群流动试验开展了模型可靠性验证。结果表明，残膜料群悬浮速度模拟值与物理值相对误差为3.18%，吻合较好；残膜料群在气流作用力、膜间摩擦力及重力作用下表现的团聚迁移、悬停、膨胀松动及料群解体等动态行为与物理试验结果一致，证明了建立的残膜柔性模型具有可行性和适用性。

来源：2025年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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