福建烟区不同含水率红壤离散元参数标定

摘要

旨在建立不同含水率下红壤的离散元参数模型，探讨适用于不同含水率红壤的标定方法。首先，利用圆筒提升法对不同含水率的红壤进行物理试验，测定其堆积角，建立含水率与堆积角的回归方程；其次，采用EDEM离散元软件，模拟不同含水率红壤的堆积角；再次，以堆积角为响应值，运用Plackett-Burman试验从10个因素中筛选出3个显著因素，并通过最陡爬坡试验确定其最优区间；最后，使用Box-Behnken试验建立堆积角与显著因素的二次回归模型，从而得到含水率与离散元参数的关系模型。为了验证模型的有效性，采用朗氏法试验进行对比分析。结果表明：建立了10%～35%范围内红壤含水率—堆积角模型，模型相关系数为0.992。显著因素及其最优区间：红壤剪切模量为4.6～8.2MPa、红壤—红壤静摩擦系数为0.52～0.84、动摩擦系数为0.13～0.29。红壤堆积角—离散元参数的关系模型p值为0.002，仿真试验与物理试验的堆积角相对误差不超过2.13%。含水率—离散元参数的关系模型经试验验证，仿真试验与物理试验结果的相对误差不超过4.25%，说明模型与实际情况相符，模型标定的离散元参数可靠有效，可为福建烟区红壤地质条件下的烟草机械研发和仿真优化提供理论支持。

关键词

红壤 / 含水率 / 离散元 / 堆积角

基金资助

中国烟草总公司福建省公司科技计划项目（2022350000240086）; 福建农林大学优势特色学科（机电）项目（722022012）