检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2025年第3期41卷 43-52页

作者：李艳洁陈玉滢孙雪林涵何进北京林业大学工学院北京100083 中国农业大学工学院北京100083

在国家玉米秸秆机械化粉碎还田大力普及的背景下,针对用于实际田间粉碎的玉米秸秆力学仿真模型简化与参数标定问题,该研究首先基于离散单元法将玉米秸秆简化为节点球连接的多段球柱单元可断裂柔性纤维模型;然后通过三点弯曲试验获得3种... 详细信息

在国家玉米秸秆机械化粉碎还田大力普及的背景下,针对用于实际田间粉碎的玉米秸秆力学仿真模型简化与参数标定问题,该研究首先基于离散单元法将玉米秸秆简化为节点球连接的多段球柱单元可断裂柔性纤维模型;然后通过三点弯曲试验获得3种不同含水率玉米秸秆的载荷-位移曲线,采用最陡爬坡与Box-Behnken试验设计方法对提出模型的弹性比、塑性比、弯曲限制角和失效比进行标定;最后在2 m×10 m域内建立了由直立根茬与平铺于地表秸秆共同构成的数值模型,进行秸秆粉碎还田仿真,并与田间秸秆粉碎试验进行对比。研究结果发现:标定参数后的模型用于秸秆粉碎仿真的粉碎合格率与实际田间试验结果的误差低于2%,验证了所提方法的可行性以及数值模型的准确性。研究结果表明,通过合理的标定方法,可断裂柔性纤维模型适用于秸秆粉碎的数值仿真计算,可为秸秆粉碎还田机具的关键部件结构优化和最优参数选取提供合理依据。

关键词：离散元秸秆玉米参数标定可断裂柔性纤维模型

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基于屈服阻力的苏打盐碱土离散元模型参数标定

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农业机械学报 2025年第1期56卷 301-310,365页

作者：王宇星王晓燕李洪文吴正阳高世杰刘迪中国农业大学工学院北京100083 农业农村部河北北部耕地保育农业科学观测试验站北京100083

松嫩平原作为世界三大盐碱地区之一,其特有的苏打盐碱土因其粘重特性显著,在设计和优化针对该类型土质的作业机具时,必须考虑土壤耕作阻力。离散元法(Discrete element method,DEM)在预测土壤耕作阻力时更加精确快速,成为耕作机具设计... 详细信息

松嫩平原作为世界三大盐碱地区之一,其特有的苏打盐碱土因其粘重特性显著,在设计和优化针对该类型土质的作业机具时,必须考虑土壤耕作阻力。离散元法(Discrete element method,DEM)在预测土壤耕作阻力时更加精确快速,成为耕作机具设计优化的重要工具。本研究构建苏打盐碱土DEM模型并进行参数标定,选择Hertz-Mindlin with Bonding V2模型作为DEM仿真模型。通过文献查阅获取土壤与机具的本征参数,使用倾斜平面试验确定土壤间、土壤与机具间的接触参数。进一步采用锥刺和单轴压缩试验,结合中心复合设计(Central composite design,CCD)获取Bond键参数的最优组合。最后通过田间试验验证参数标定的准确性。试验结果表明,锥刺和单轴压缩试验土壤屈服阻力分别为153.3 N和331.4 N;在深40 cm土层,开沟铲作业阻力为11907.5 N;Bond键最优参数组合:单位面积法向刚度K_n为3.68×10^(7)N/m^(3)、单位面积切向刚度Ks为2.97×10^(7)N/m^(3)、法向应力σ为197374 Pa和切向应力τ为96285.5 Pa。通过对比锥刺试验、单轴压缩试验及田间试验的阻力预测值与实测值,相对误差分别为-0.95%、0.78%和-8.61%,证明了DEM模型的可靠性,展示了该模型准确预测苏打盐碱土耕作阻力的能力。

关键词：苏打盐碱土屈服阻力离散元法参数标定锥刺试验单轴压缩试验

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考虑裂纹分形维数的平行黏结模型细观参数标定的神经网络模型

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岩土力学 2025年第1期46卷 327-336页

作者：龚囱戚燕顺缪浩杰肖琦熊良锋曾鹏赵奎江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 江西理工大学稀有金属资源安全高效开采江西省重点实验室江西赣州341000

针对试错法在平行黏结模型细观参数标定过程中存在繁琐耗时,且无法定量评价数值模拟与室内试验的裂纹匹配程度等局限性,统计并分析了近10年平行黏结模型细观参数取值范围,采用盒计数法获取了数值模拟试验、室内试验所得破坏后岩石表面... 详细信息

针对试错法在平行黏结模型细观参数标定过程中存在繁琐耗时,且无法定量评价数值模拟与室内试验的裂纹匹配程度等局限性,统计并分析了近10年平行黏结模型细观参数取值范围,采用盒计数法获取了数值模拟试验、室内试验所得破坏后岩石表面裂纹分形维数。在此基础上,建立了以宏观弹性模量、宏观泊松比、峰值强度和裂纹分形维数等4个参数为输入层,黏结弹性模量、黏结法向与切向刚度比、黏结内聚力、黏结内摩擦角、黏结抗拉强度和摩擦系数等6个细观参数为输出层的神经网络模型,对比分析了考虑与不考虑裂纹分形维数时平行黏结模型细观参数标定效果。研究结果表明:(1)所建立的神经网络模型具有较好的收敛速度、预测精度与泛化性能,测试集输出数据与期望值误差约为3.34%。(2)将裂纹分形维数纳入神经网络模型后,数值模拟所得弹性模量、峰值应力与泊松比等宏观参数与室内试验结果的误差小于3.00%,优于不考虑裂纹分形维数标定结果。(3)该方法可定量保障数值模拟所得裂纹不规则性与室内试验结果的一致性,其在一定程度上可视为对现有神经网络模型细观参数标定结果的修正。研究成果可为提高平行黏结模型细观参数标定效果提供新思路。

关键词：分形维数颗粒流平行黏结模型参数标定神经网络

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茶茎秆离散元模型参数标定与试验

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农业机械学报 2025年第1期56卷 311-320页

作者：杜哲李邓辉李心平金鑫吴永彬于帆河南科技大学农业装备工程学院洛阳471003 龙门实验室成套装备科创中心洛阳471003 河南科技大学图书馆洛阳471003

针对名优茶采收过程中机械部件与茶茎秆相互作用机理不明确、茶茎秆模型不精确等问题,以茶茎秆为研究对象,提出了一种基于粘结增强法的茶茎秆3层离散元仿真模型。以最大剪切力为评价指标,通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Be... 详细信息

针对名优茶采收过程中机械部件与茶茎秆相互作用机理不明确、茶茎秆模型不精确等问题,以茶茎秆为研究对象,提出了一种基于粘结增强法的茶茎秆3层离散元仿真模型。以最大剪切力为评价指标,通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,完成茶茎秆仿真粘结参数标定,利用标定的参数构建拉伸和穿刺模型进行相应仿真试验,与物理试验进行对比。结果表明,粘结参数中木质部-木质部法向接触刚度、木质部-木质部切向接触刚度和粘结半径对茎秆力学性能影响显著,其最优组合为3.447×10^(11)N/m^(3)、3.536×10^(11)N/m^(3)和4.404×10^(-5)mm;拉伸和穿刺验证试验相对误差不大于3%,且茎秆受力变化趋势基本一致,表明标定优化后参数具有可行性和准确性,可为茶茎秆相关系统数值模拟研究提供理论基础。

关键词：茶茎秆离散元参数标定力学特性

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基于拉伸试验的DF断裂模型参数标定方法研究

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塑性工程学报 2025年第1期32卷 235-241页

作者：薛河张嘉庆张顺张雨彪朱佳珺王帅张建龙西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 西安特种设备检验检测院陕西西安710065

现存DF断裂模型参数标定方法所需的试验数量较多,为减少其参数标定过程中所需的试验数量,提出了一种新的DF断裂模型参数标定方法。该方法选取304不锈钢为试验材料,利用平板拉伸试验结合有限元分析法构建模型,并通过单边缺口平板拉伸试... 详细信息

现存DF断裂模型参数标定方法所需的试验数量较多,为减少其参数标定过程中所需的试验数量,提出了一种新的DF断裂模型参数标定方法。该方法选取304不锈钢为试验材料,利用平板拉伸试验结合有限元分析法构建模型,并通过单边缺口平板拉伸试验对其准确性进行了验证。利用ABAQUS自开发子程序VUMAT和单元删除技术实现了拉伸试验有限元断裂模拟,并对网格敏感性进行了分析。结果表明,使用新的参数标定方法校准后的DF断裂模型能够准确预测拉伸试样的载荷-位移曲线和断后形貌。有限元断裂模拟网格尺寸应与参数标定所用网格尺寸相同。此方法有助于工程结构断裂分析。

关键词： 304不锈钢有限元分析 DF断裂模型参数标定

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基于堆积角的烟丝离散元仿真参数标定

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烟草科技 2025年第2期58卷 83-90页

作者：李晓方世航冯东民李自娟赵海洋郑州轻工业大学烟草科学与工程学院郑州市450001 张家口卷烟厂有限责任公司河北省张家口市075000

为确定离散元模拟过程中烟丝仿真参数的合理取值,通过物理实验测定了烟丝的物理堆积角,采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验与Box-Behnken实验确定了烟丝离散元仿真参数的最优取值,并使用最优取值进行烟丝虚拟堆积实验。结果表明:①... 详细信息

为确定离散元模拟过程中烟丝仿真参数的合理取值,通过物理实验测定了烟丝的物理堆积角,采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验与Box-Behnken实验确定了烟丝离散元仿真参数的最优取值,并使用最优取值进行烟丝虚拟堆积实验。结果表明:①A牌号卷烟烟丝的物理堆积角为28.59°。②对A牌号卷烟烟丝虚拟堆积角影响显著的参数为烟丝-烟丝静摩擦系数(X4)、烟丝-烟丝滚动摩擦系数(X5)与烟丝-不锈钢静摩擦系数(X7),3个显著参数的最优取值分别为0.589、0.123和0.422。③采用最优参数组合进行仿真实验,测得A、B、C牌号卷烟烟丝虚拟堆积角与物理堆积角的相对误差均小于5%,虚拟堆积角的变异系数均小于1%。标定方法的重复性及仿真参数的准确性均较好。

关键词：烟丝离散元法参数标定堆积角

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低剪切条件下中药浸膏粉离散元仿真参数标定方法的优化

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中国实验方剂学杂志 2025年第9期31卷 211-218页

作者：唐雪芳李焕正梁子辰刘亦菲刘颖徐芳芳徐冰北京中医药大学中药生产过程控制与质量评价北京市重点实验室北京102400 南京中医药大学中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室南京210023 江苏康缘药业股份有限公司江苏连云港222001

目的:提高低剪切条件下离散元法模拟中药粉体体系加工过程的准确性。方法:以通塞脉片浸膏粉和芪葛颗粒浸膏粉为研究对象,采用休止角(AOR)测试法和剪切池测试法分别测定了2种物料的AOR和有效内摩擦角。基于Hertz-Mindlin with JKR V2接... 详细信息

目的:提高低剪切条件下离散元法模拟中药粉体体系加工过程的准确性。方法:以通塞脉片浸膏粉和芪葛颗粒浸膏粉为研究对象,采用休止角(AOR)测试法和剪切池测试法分别测定了2种物料的AOR和有效内摩擦角。基于Hertz-Mindlin with JKR V2接触模型和颗粒缩放理论,以颗粒-颗粒恢复系数(A)、颗粒-颗粒静摩擦系数(B)、颗粒-颗粒滚动摩擦系数(C)、颗粒-钢恢复系数(D)、颗粒-钢静摩擦系数(E)、颗粒-钢滚动摩擦系数(F)和Johnson-Kendall-Roberts(JKR)表面能(G)为试验因素,先以AOR为参考值对通塞脉片浸膏粉的仿真接触参数进行单一参考值标定,再以AOR和有效内摩擦角为参考值对通塞脉片浸膏粉和芪葛颗粒浸膏粉的仿真接触参数进行联合标定。然后采用Plackett-Burman试验筛选出对模拟参考值影响显著的关键接触参数,利用最陡爬坡试验确定关键接触参数最优范围,最后通过响应面试验设计建立关键接触参数与模拟参考值之间的回归模型,基于回归模型和满意度函数法对关键接触参数进行标定。结果:单一参考值下通塞脉片浸膏粉离散元接触参数A、B、C、D、E、F和G的最佳组合是0.100、0.718、0.616、0.100、0.400、0.250和0.075 J·m^(-2),经验证,其仿真AOR和仿真有效内摩擦角的相对误差分别为0.10%和-8.64%;联合参考值下通塞脉片浸膏粉离散元接触参数A、B、C、D、E、F和G的最佳组合为0.100、0.682、0.598、0.100、0.521、0.294和0.075 J·m^(-2),经验证,其仿真AOR和仿真有效内摩擦角的相对误差分别为0.10%和-0.18%;联合参考值下芪葛颗粒浸膏粉离散元接触参数A、B、C、D、E、F和G的最佳组合为0.150、0.370、0.330、0.150、0.500、0.500和0.100 J·m^(-2),经验证,其仿真AOR和仿真有效内摩擦角的相对误差分别为2.70%和-1.30%。与单一参考值法比较,联合标定方法不仅增加了表征颗粒-设备相互作用的关键接触参数而且更加准确可靠。结论:以AOR和有效内摩擦角为参考值联合标定离散元仿真接触参数的方法所得到的结果较单独采用AOR标定更加准确,该研究可为中药浸膏粉低剪切工艺条件下的仿真实验提供更为精确可靠的仿真物性数据。

关键词：离散元法休止角有效内摩擦角参数标定关键接触参数低剪切响应面优化

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典型含水率下菌草土壤—移栽触土部件离散元参数标定

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中国农机化学报 2025年第2期46卷 279-286,294页

作者：叶大鹏林志强青家兴高宇轩吴逸腾谢立敏福建农林大学机电工程学院福州市350002 福建省农业信息感知技术重点实验室福州市350002

为探究种植菌草的丘陵地区土壤间、土壤与移栽触土部件间相互作用的规律并获取其仿真参数,运用Hertz—Mindlin with JKR接触模型对特定的12%±1%和20%±1%的含水率土壤—移栽触土部件进行离散元参数标定。开展土壤堆积角物理试... 详细信息

为探究种植菌草的丘陵地区土壤间、土壤与移栽触土部件间相互作用的规律并获取其仿真参数,运用Hertz—Mindlin with JKR接触模型对特定的12%±1%和20%±1%的含水率土壤—移栽触土部件进行离散元参数标定。开展土壤堆积角物理试验、土球斜面滚动物理试验。以土壤颗粒间、土壤与移栽触土部件间的表面能、恢复系数、动摩擦系数、静摩擦系数为标定对象,设计旋转中心组合试验并以仿真的土壤堆积角、土球在65Mn板上滚动距离为响应值,采用Box—Behnken对试验数据回归分析,以实测的土壤堆积角、土球滚动距离为优化目标,采用两种典型含水率下土壤与触土材料(65Mn)的静摩擦系数为约束条件,得到两种典型含水率的土壤间、土壤与移栽触土部件的离散元参数:含水率分别为12%±1%、20%±1%时,土壤颗粒间表面能、恢复系数、动摩擦系数、静摩擦系数为11.042 J/m^(2)和11.851 J/m^(2)、0.412和0.574、0.093和0.129、0.994和1.009;土壤与触土部件表面能、恢复系数、动摩擦系数为5.046 J/m^(2)、8.026 J/m^(2),0.362、0.388和0.066、0.07。为验证优化后离散元参数的准确性,开展验证试验得:两种典型含水率土壤仿真、物理堆积角相对误差为0.96%、0.95%,仿真、物理滚动试验相对误差为0.52%、1%。结果表明,优化标定后的土壤模型参数能够仿真该地区真实的菌草土壤模型,可为菌草移栽械关键部件的设计与优化提供重要理论依据。

关键词：含水率菌草土壤触土材料离散元参数标定

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干式轻质异形介质的离散元仿真模型参数标定

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金刚石与磨料磨具工程 2025年第1期45卷 122-133页

作者：梁志强李秀红王兴富李文辉杨胜强梁振华太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学精密加工山西省重点实验室太原030024 太原理工大学航空航天学院山西晋中030600

干式轻质异形介质是滚磨光整加工中常用的一类加工介质,其形状各异,导致离散元仿真中所使用的接触参数难以测试与标定,影响仿真模拟的准确性。以核桃壳介质为研究对象,首先通过物理试验测得核桃壳介质的几何形态、密度以及弹性/剪切模... 详细信息

干式轻质异形介质是滚磨光整加工中常用的一类加工介质,其形状各异,导致离散元仿真中所使用的接触参数难以测试与标定,影响仿真模拟的准确性。以核桃壳介质为研究对象,首先通过物理试验测得核桃壳介质的几何形态、密度以及弹性/剪切模量等本征参数,其次采用自制的接触参数测量装置获得核桃壳介质与亚克力板间的静摩擦系数、滚动摩擦系数、碰撞恢复系数及核桃壳介质间的碰撞恢复系数,最后基于不同形状的特征参数,采用多维法构建出24种干式异形介质单颗粒仿真模型,并以实际堆积角为目标进行寻优,开展2因素5水平旋转正交组合仿真模拟试验,获得核桃壳介质间的静摩擦系数和滚动摩擦系数的最佳参数组合:静摩擦系数为0.829、滚动摩擦系数为0.191。采用测试及标定的本征参数和接触参数进行不同挡板抬升速度下的堆积角仿真,并与试验结果对比,最大相对误差<4%。

关键词：离散元核桃壳介质参数标定摩擦系数堆积角

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肉苁蓉种子离散元仿真参数标定

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农机化研究 2025年第2期47卷 19-26,53页

作者：白志业蒙贺伟彭慧杰戚江涛李亚萍坎杂石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

为寻求肉苁蓉种子离散元模型的物料特性参数,采用物理和仿真试验相结合的方法,以不同物性参数组合下肉苁蓉种子休止角为响应值,采用Plackett-Burman试验对参数进行筛选,获取显著性参数,即肉苁蓉种间静摩擦因数、肉苁蓉种间动摩擦因数、... 详细信息

为寻求肉苁蓉种子离散元模型的物料特性参数,采用物理和仿真试验相结合的方法,以不同物性参数组合下肉苁蓉种子休止角为响应值,采用Plackett-Burman试验对参数进行筛选,获取显著性参数,即肉苁蓉种间静摩擦因数、肉苁蓉种间动摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板恢复系数。通过Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数回归模型并优化,获取接触参数最优值,即肉苁蓉种间静摩擦因数为0.65、肉苁蓉种间动摩擦因数为0.07、肉苁蓉种子-钢板恢复因数为0.54、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数为0.43。通过仿真与物理试验对比验证,得到二者相对误差为2.05%,表明标定参数可为肉苁蓉种子播种机械仿真提供数据依据。

关键词：肉苁蓉种子休止角离散元参数标定播种机械

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