农业机械学报

作者：张东明，黄紫阳，陈一夫，衣淑娟，李衣菲

单位：黑龙江八一农垦大学,黑龙江八一农垦大学,黑龙江八一农垦大学,黑龙江八一农垦大学,黑龙江八一农垦大学;东北农业大学,

关键词：谷子;联合收获;谷子脱出物;离散元建模;参数标定

基金：黑龙江省博士后科学基金项目(LBH-Z24251)、大庆市指导性科技项目(zd-2025-033)、学成、引进人才科研启动计划项目(XYB202309)和“三纵”青创人才项目(ZRCQC202304)

针对谷子联合收获过程中清选环节对多组分异质颗粒缺乏精准建模与参数支撑的问题，本文开展了谷子脱出物建模与参数标定。基于谷子脱出物组成特性，构建了籽粒、谷码和茎秆3类典型颗粒模型，采用离散元方法结合自动填充技术分别进行球体、异形体和圆柱体建模，并通过填充球面数量与形态差异度分析优化建模形态。在颗粒物理参数测定基础上，以休止角为指标，采用Plackett-Burman试验、最陡爬坡法与Box-Behnken响应面优化相结合的参数标定方法，实现了籽粒、谷码、短茎秆接触参数修正，仿真与实际休止角平均误差分别为1.94%、3.72%、1.16%。为验证模型精度，开展高速摄像验证试验，利用TEMA软件提取颗粒轨迹并与仿真结果进行对比，结果显示3类颗粒轨迹重合度均大于0.75，所得平均绝对误差与均方根误差均处于较低水平，说明仿真轨迹在幅值与趋势方面均与实测结果高度一致，验证了模型预测动态行为的精度与可行性。研究结果表明，本文所构建的建模方法与标定参数具备良好的物理一致性与工程适用性，可为谷子清选过程颗粒动力学仿真与机理研究提供支撑。

来源：2025年第12期

《农业机械学报》期刊编辑部

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