张 锐 韩佃雷 吉巧丽 何 远 李建桥

(吉林大学工程仿生教育部重点实验室， 长春 130022)

离散元模拟中沙土参数标定方法研究

张 锐 韩佃雷 吉巧丽 何 远 李建桥

(吉林大学工程仿生教育部重点实验室， 长春 130022)

农业机械与土壤相互作用仿真时，选用颗粒相互作用参数的准确度将直接影响仿真结果。本文提出一种通过试验与模拟相结合系统地标定沙土颗粒相互作用参数的方法。通过堆积角测试装置、三轴剪切试验仪、图像颗粒分析系统等设备测量计算沙土的堆积角、剪切模量、粒径分布和外观形貌等参数，为颗粒或工厂建模提供参考。使用标准球和非标准球对沙土颗粒的碰撞恢复因数、静摩擦因数、滚动摩擦因数进行标定。研究不同质量和不同标定方法(抽板法和漏斗法)是否对堆积角产生影响。模拟结果表明，选用标准球标定时，碰撞恢复因数是0.15，静摩擦因数是0.8，滚动摩擦因数是0.2，抽板法得到的堆积角是33.99°，相对误差是4.74%；漏斗法得到的堆积角是33.59°，相对误差是3.51%。同时，选用非标准球进行标定时，碰撞恢复因数是0.15，静摩擦因数是0.2，滚动摩擦因数是0.3，抽板法得到的堆积角是32.06°，相对误差是1.20%。由此看出，颗粒外观形貌对颗粒间静摩擦因数影响相对较大。

沙土； 参数标定； 离散元； 数值模拟

引言

研究耕整地机械、播种机械等与土壤的相互作用时，单纯采用大田或土槽试验，不能从微观角度观察土壤颗粒的动态细观行为、速度场、力场等；单纯采用仿真分析，结果可信度有待验证[1-2]。……