基于离散元法的青檀枝干黏结参数标定与试验

摘要

针对目前青檀机械化剥皮装备研发过程中离散元仿真缺乏准确黏结参数的问题，本研究以蒸煮后的青檀枝干为研究对象，借助EDEM仿真软件，基于Hertz-Mindlin with Bonding接触模型构建能够表征青檀表皮-内芯分层结构的双层离散元仿真模型。以最大弯曲破坏力为响应值，利用Design-Expert 13.0.12软件进行Placket-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验，完成对青檀黏结参数的标定。利用标定后的参数构建弯曲和径向压缩仿真模型与实际物理试验进行对比分析。结果表明，内芯-内芯法/切向接触刚度、表皮-表皮法向接触刚度和表皮-内芯法/切向刚度对青檀力学性能影响显著，其最优组合为2.079×10¹⁰,5.825×10¹⁰,6.351×10¹¹ N/m;仿真试验所得的最大弯曲破坏力、最大径向压缩力与物理试验相对误差分别为1.30%和4.91%。最后针对标定后的青檀离散元模型开展剥皮对比试验验证，结果表明仿真剥净率与实测值相对误差不超过13.76%,表明标定的黏结参数可行，所建立的青檀双层离散元模型与实际蒸煮后的青檀力学特性相近，可为青檀剥皮机构的设计和离散元仿真提供参考。

关键词

青檀 / 离散元 / 参数标定 / 黏结模型