谢方平，吴正阳，王修善，刘大为，邬 备，张正中

基于无侧限抗压强度试验的土壤离散元参数标定

谢方平1,2，吴正阳1，王修善1,2，刘大为1,2，邬 备1,2，张正中1

（1.湖南农业大学机电工程学院，长沙 410128；2.智能农机装备湖南省重点实验室，长沙 410128）

为标定基于Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion (EEPA)模型的土壤离散元参数，该研究通过单轴密闭压缩试验和无侧限抗压强度试验，以无侧限抗压强度σ为黏性指标，轴向应变ε为塑性指标，轴向压力-轴向应变曲线特征参数（，）为弹性指标，基于响应面标定了土壤离散元仿真参数。结合文献与实际情况确定参数试验范围，应用Plackett-Burman试验对7个初始参数进行筛选，发现塑性变行比λ和表面能Δ对黏塑性指标影响显著。根据试验结果，进行2次Central Composite试验，建立σ、ε与黏塑性参数的二次回归模型和σ、ε、、与弹性参数二次回归模型，并以实测值为目标优化求解，获得的优化参数组合为：塑性变形比为0.36、表面能为15.6 J/m2、恢复系数为0.37、静摩擦系数为0.6、滚动摩擦系数为0.26、黏性分支指数为4.24、切向刚度因子为0.52。最后将该参数组合下的仿真值与实测值进行对比验证，发现仿真ε和与实测值无显著差异，σ和与实测值存在较大差异。结果表明基于响应面法标定的EEPA模型参数可表征试验土壤的轴向塑性变形和3%～45%轴向应变内的应力-应变行为。

0 引 言

离散元法（Discrete Element Method，DEM）是一种将介质整体视为若干颗粒单元集合的数值模拟方法，利用牛顿第二定律和接触模型，以单个颗粒的运动学和动力学行为描述整体特征，被广泛用于谷物脱粒[1-2]与清选[3-5]、土壤与机具相互作用[6-10]等领域。……