刘凡一，张 舰，陈 军

（西北农林科技大学机械与电子工程学院，杨凌 712100）

0 引 言

离散元法能够实时地通过颗粒-颗粒/几何体间的接触来计算颗粒受力和运动，因此其在农业物料振动筛分中得到了广泛应用[1-3]。颗粒接触模型是离散元法的重要基础，其准确性直接决定了颗粒所受力和力矩的大小，直接影响计算结果的准确性。

离散元接触模型主要包括两类：黏弹性接触模型和滞回接触模型。其中根据颗粒加载过程中的力-位移关系，黏弹性接触模型又可分为线性黏弹性和非线性黏弹性接触模型。1979年，Cundall和Strack最早提出linear spring模型[4]，该模型具有计算量小，计算时步大的优点。然而，linear spring模型采用线性弹簧和阻尼，其力-位移关系是完全线性的，这与大多数生物质材料非线性特性不符；此外，该模型在计算法向弹簧刚度时，需要指定颗粒特征速度，这增加了模型的使用难度。为解决力-位移关系完全线性的问题，学者们根据Hertz非线性接触理论先后提出了多种非线性黏弹性接触模型，其中常用的包括：Hertz-Mindlin(no slip)模型[5]、Kuwabara and Kono 模型[6]。

为模拟颗粒材料的塑性变形，Walton等[7-11]先后提出了多种滞回接触模型。根据力-位移关系的不同，滞回接触模型可分为线性滞回模型和非线性滞回模型。滞回接触模型都有一个共同的特点，即加载和卸载阶段弹簧刚度不同，以此表征接触过程中的塑性变形及能量损失。

关于现有接触模型在农业物料颗粒动力学模拟中的计算精度，Wojtkowski等[12]通过不同含水率的油菜-钢板碰撞研究了黏弹性接触模型和滞回接触模型的计算精度，结果表明：对于低含水率的颗粒，滞回接触模型计算精度高于黏弹性接触模型；……