三七种植土壤离散元仿真模型参数标定

摘要

【目的】获取三七Panax notoginseng种植土壤与触土部件相互作用的离散元仿真模型参数。【方法】基于Hertz-Mindlin with JKR接触模型建立三七种植土壤离散元模型并进行参数标定。首先，以土壤颗粒间及土壤-65Mn钢板间的JKR表面能、恢复系数、静摩擦系数、动摩擦系数为试验因素，以土壤堆积角、土壤在65Mn板上的滚动距离为评价指标。其次，采用基于Box-Behnken的响应面优化方法建立土壤堆积角、滚动距离回归模型。【结果】对回归模型进行寻优，得到仿真标定的土壤颗粒间JKR表面能、恢复系数、静摩擦系数和动摩擦系数的最优值分别为14.88 J/m²、0.53、0.46和0.150，标定的土壤-65Mn板间JKR表面能、恢复系数、静摩擦系数和动摩擦系数的最优值分别为7.02 J/m²、0.59、0.57和0.058。通过三七挖掘铲仿真试验与土槽试验对比分析得到，挖掘铲受X、Y轴方向平均阻力仿真值与实测值相对误差分别为9.91%、8.78%。【结论】标定的离散元土壤模型参数准确度高，研究可为三七收获机触土部件及装备优化提供理论参考。

关键词

三七 / 离散元法 / 参数标定 / 堆积角 / JKR接触模型