科研产出
苹果颗粒离散元接触参数标定与仿真试验
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数，该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先，创建3种苹果的离散元填充模型，并通过电子秤、万能试验机等试验设备，确定其本征参数。其次，通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验，得到红富士、花牛和黄元帅苹果与亚克力板的碰撞恢复系数分别为0.473、0.432和0.466；与亚克力板的静摩擦系数分别为0.435、0.536和0.519；与亚克力板的滚动摩擦系数分别为0.007 7、0.013 8和0.008 8。最后，通过堆积角试验、最陡爬坡试验确定二次回归正交旋转组合试验，得到红富士、花牛和黄元帅同种苹果间的碰撞恢复系数分别为0.487、0.348和0.469；静摩擦系数分别为0.584、0.869和0.644；滚动摩擦系数分别为0.084、0.096和0.093。试验结果表明，红富士、花牛和黄元帅苹果仿真试验与物理试验的休止角相对误差分别为5.95%、6.55%、8.67%。研究结果可为苹果物理特性和低损采收技术研究提供理论依据和模型支撑。
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山地作物移栽机井窖式单线螺旋成穴装置设计与试验
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：当前井窖移栽机成穴装置挖掘井窖稳定性差、易坍塌、土壤回流严重、直立度差，无法满足深井窖移栽成穴农艺要求。为此设计一种井窖移栽机单线螺旋成穴装置。对单线螺旋成穴装置的锥形钻尖、螺旋叶片、中心钻杆等关键结构进行设计，并采用动力学方法对其作业过程的入土阶段、切土阶段和排土阶段的成穴机理进行分析，确定了单线螺旋成穴装置的直径、螺距和转速为影响其作业质量的关键参数。应用离散元仿真软件EDEM对成穴装置作业过程进行仿真分析，以井窖深度、井窖直径、井窖直立度和土壤回流程度为评价指标，以直径、螺距、转速为试验因素，进行单因素试验确定关键参数的取值范围。根据取值范围，利用二次正交旋转中心组合试验方法建立单线螺旋成穴装置响应指标与试验因素的回归方程，并通过响应曲面得到其影响趋势和交互关系，结果表明各因素对井窖深度影响的主次顺序为螺距、转速、直径，对井窖直径影响的主次顺序为直径、螺距、转速。以回归方程为基础，采用多目标函数优化获取单线螺旋成穴装置的优化参数组合。根据优化后的参数组合研制单线螺旋成穴装置及田间作业平台并进行田间试验，试验结果表明：成穴装置直径为100 mm、螺距为75 mm、转速为350 r/min时作业效果最佳，此时井窖深度为182 mm、井窖直径为80.7 mm,优化后的单线螺旋成穴装置满足井窖移栽成穴的农艺要求。
关键词： 山地作物移栽机 井窖式 成穴装置 离散元 入土部件
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铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置设计与试验
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对大葱联合收获挖掘抖土疏整装置可靠性差、作业阻力大、易壅土的难题,该研究设计研发了一种铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置,该装置主要由挖掘铲、抖土筛、疏土整地装置组成。首先构建了挖掘铲、抖土筛、疏土整地装置力学模型,理论阐述了其作业原理和设计思路。进一步对铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置与原有大葱挖掘抖土疏整装置进行离散元仿真和田间作业对比试验。仿真试验结果表明铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置作业时的土壤挠动效果和土壤颗粒流动情况均优于原有大葱挖掘抖土疏整装置。田间试验结果表明铲筛组合式挖掘抖土疏整装置收获大葱的含杂率为2.94%,平均损伤率为1.66%,壅土概率为10%;较原有大葱挖掘抖土疏整装置收获大葱的平均含杂率降低0.51个百分点,平均损伤率降低0.77个百分点,壅土概率降低40个百分点。该研究可为大葱联合收获挖掘抖土疏整技术与装备研究提供参考。
关键词： 农业机械 模型 大葱 挖掘 抖土 离散元 田间试验
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基于Plackett-Burman试验设计与响应面法优化玉米秸秆离散元模型
《中国农业大学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了减小免耕播种机防堵装置数值模拟的误差,结合物理试验与仿真试验进行玉米秸秆离散元参数的标定。基于Hertz-Mindlin with bonding接触模型建立了玉米秸秆离散元模型,以物理试验与仿真试验中临界载荷的相对误差为试验指标进行仿真单轴压缩试验;采用Plackett-Burman试验筛选出具有显著性影响的试验因素;采用Box-Behnken响应面法对玉米秸秆离散元模型进行优化。试验结果表明:接触半径和单位面积切向刚度对试验指标影响极显著（P<0.01）,单位面积法向刚度对试验指标影响显著（0.01
关键词： 玉米秸秆 离散元 临界载荷 Plackett-Burman试验设计 响应面
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基于EDEM的齿爪粉碎机玉米粉碎仿真分析
《饲料工业 》 2020 北大核心
摘要：利用EDEM离散元分析软件模拟齿爪粉碎机粉碎腔内的运行工况,建立玉米模型黏结颗粒和齿爪粉碎机模型,将筛网模型按角度均分为6部分,设定锤头转速为3 900 r/min和4 500 r/min两种工况对其进行离散元仿真分析。对比仿真结果和数据,证明高转速锤头可提升粉碎效率,颗粒在粉碎过程中除受到锤头的有效冲击破碎作用外,与筛网的接触碰撞也会产生粉碎效果;筛网作用面积受颗粒碰撞位置以及转速的影响,为实现快速出料,应该对粉碎室以及筛网结构做针对性设计。
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圆辊拨爪式防堵机构作业性能的模拟与试验
《中国农机化学报 》 2018
摘要：针对中国一年两熟地区麦茬地免耕播种玉米时小麦秸秆易堵塞播种机造成漏播、晾籽等问题,提出一种圆辊拨爪式的防堵机构。通过离散元模拟仿真与土槽试验相结合的方式对圆辊拨爪式防堵机构的结构参数与工作参数进行分析,进而在田间验证其防堵性能。根据拨爪高度占整个防堵机构高度的百分比设计7种不同结构型式的防堵机构。离散元仿真分析表明2/3型、3/4型和1型防堵机构的秸秆清除率均在85%以上;进一步分析得出2/3型结构在任一设定转速和前进速度下的秸秆清除性能都是最佳;且较经济的机构工作参数为转速400r/min和5km/h。借助在土槽实验室搭建的高速摄像系统发现防堵机构作业过程中秸秆受力并随防堵机构运动时,秸秆在垂直方向上有层叠堆积,这在一定程度上缓解秸秆回填。土槽试验结果表明2/3型防堵机构的最佳工作参数为转速400r/min、前进速度5km/h,与仿真试验结论一致。田间试验再次验证拨爪高度占整个防堵机构高度2/3时的机构防堵性能最佳,且其与另一商品化防堵机构的对比结果,该防堵机构在机具通过性、晾籽率、出苗率、苗高及秸秆清除率方面表现较优。
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