不同含水率下水稻秸秆的离散元参数标定

摘要

[目的]针对水稻秸秆不同含水率下离散元参数标定方法通用性不足导致水稻秸秆还田装备数值模拟误差较大的问题，结合物理试验与仿真试验对不同含水率的水稻秸秆进行试验研究。[方法]通过物理剪切试验建立含水率-剪切力模型；基于水稻秸秆物理特征在EDEM中建立以Hertz-Mindlin with bonding为接触模型的水稻秸秆离散元模型，通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验筛选出水稻秸秆离散元显著性参数：黏结键半径、单位面积法向刚度、单位面积剪切刚度。[结果]模型决定系数（R²）分别为0.986和0.984,模型均显著（P<0.01）;基于水稻秸秆的含水率-剪切力模型和剪切力-离散元模型构建含水率-离散元模型，采用物理试验与仿真试验对比的方法得到相对误差小于等于5.4%,验证了模型的可靠性。[结论]所标定的含水率-离散元模型可用于不同含水率水稻秸秆的数值模拟，为水稻秸秆的收获、还田、免耕等环节的装置结构设计和优化提供理论依据。

关键词

EDEM / 含水率 / 水稻秸秆 / 剪切试验 / 参数标定