王 扬,吕凤妍,徐天月,于建群

(吉林大学 生物与农业工程学院,长春130022)

0 引 言

大豆作为重要的豆类作物,其在收获、脱粒、分离清选、输送、加工和包装等过程中始终存在籽粒与机械部件的接触作用。在采用离散元法[1,2]分析这些接触作用并优化设计机械部件时,需要建立较精确的大豆籽粒分析模型。目前,在建立大豆籽粒分析模型时,国内外学者大多将大豆籽粒简化成椭球形[3-6]。但大豆籽粒的几何形状与椭球近似程度如何,还鲜见研究报道。此外,在大豆籽粒群体中,各个籽粒的尺寸均不同,如何建立大豆籽粒群体的模型,使群体中颗粒的尺寸分布与实际大豆籽粒的尺寸分布相一致,也需要深入研究。

目前,建立大豆籽粒分析模型均采用球充填方法。如Lu[7]和Vu-Quoc等[3]分别采用1个球和4个球充填来建立大豆籽粒的分析模型。Boac等[4]采用1～4个球充填建立大豆籽粒的分析模型,还通过分析得出1个球充填较好的结论。Tao等[5]通过仿真与试验对比得出3球充填模型较好。可以说不同球数的充填模型,具有不同的特点,但对于三轴尺寸不等的大豆籽粒,采用几个球充填建模更适合,目前还无结论。此外,测量大豆籽粒模型的精度目前多采用颗粒的堆积角[8]、颗粒的容积密度[4]和颗粒的流型[5]等方法,并将仿真结果与试验结果进行对比验证。然而,这些验证方法反映的是颗粒群体效果,而不能直接反映单个颗粒形状及尺寸的影响。因此,目前采用的验证方法还不充分。……