王万章， 刘婉茹， 袁玲合， 屈哲， 张红梅， 周正

(河南农业大学机电工程学院，河南 郑州 450002)

小麦是世界上分布范围最广、种植面积最大的粮食作物，中国小麦收获机械化率达98%以上[1-4]，但是随着联合收获机喂入量的不断增大，物料输送堵塞问题不断显现[5]，解决联合收获机物料输送中堵塞问题的前提是研究小麦秸秆在联合收获机中的运动规律，建立较为精确的小麦模型至关重要。

离散元法作为一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，在农业工程领域的研究不断得到应用和推广[6]。针对小麦离散元模型的建立，国内外专家进行的研究大致分为4类：采用Hertz-Mindlin(no-slip)接触模型构建球颗粒聚合的多球麦粒离散元模型[7-9]；采用Hertz-Mindlin with bonding粘结接触模型构建球颗粒聚合的小麦短茎秆或分段可弯曲柔性茎秆离散元模型[10-13]；基于离散元原理开发适合不同物料的应用软件并对其进行建模仿真[14-15]；将农业科学与信息技术相结合采用虚拟现实技术构建符合植物形态结构的虚拟模型。但是，形状简单规则的球形颗粒无法模拟诸如小麦、玉米等具有复杂外形轮廓的非规则颗粒之间的碰撞、摩擦等特性；建立局部小麦离散元模型也无法满足联合收获机从螺旋输送器喂入、经过桥，直至到达脱粒装置的仿真需要；虚拟作物植株模型较为关注作物形态结构，模拟作物与机械部件相互作用过程的研究较少[16-17]。因此，构建适用于收获期小麦植株的离散元模型成为本研究的关键。……