摘要:為獲取土壤離散元仿真模型的土壤顆粒物理參數(shù)和接觸參數(shù),,本文采用試驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法,,以桑園土壤為例,對(duì)土壤顆粒的接觸參數(shù)進(jìn)行了仿真標(biāo)定,。首先利用粉體儀,、斜面儀、等應(yīng)變直剪儀等,,分析了試驗(yàn)地不同深度土壤的粒徑分布,,測(cè)量了試驗(yàn)地不同深度土壤休止角、滑動(dòng)摩擦角,、剪應(yīng)力,、內(nèi)聚力,、內(nèi)摩擦角;然后,,根據(jù)實(shí)測(cè)土壤粒徑分布,,利用EDEM軟件建立了非等直徑土壤球形顆粒模型。在此基礎(chǔ)上,,以土壤顆粒間及土壤與65Mn鋼間的靜摩擦因數(shù),、滾動(dòng)摩擦因數(shù)、恢復(fù)系數(shù)為試驗(yàn)因素,,土壤休止角,、土壤-65Mn鋼滑動(dòng)摩擦角為目標(biāo)值,建立了基于中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)(CCD)方案,,并利用Design-Expert軟件對(duì)仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,,得到了仿真標(biāo)定的土壤-土壤間靜摩擦因數(shù)、滾動(dòng)摩擦因數(shù)和恢復(fù)系數(shù)的最優(yōu)值分別為0.89,、0.45和0.43,;標(biāo)定的土壤-65Mn鋼間靜摩擦因數(shù)、滾動(dòng)摩擦因數(shù)和恢復(fù)系數(shù)的最優(yōu)值分別為1.15,、0.05和0.4,。利用以上標(biāo)定的最優(yōu)參數(shù)對(duì)桑園土壤進(jìn)行了休止角與滑動(dòng)摩擦角仿真試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,,休止角仿真值與試驗(yàn)值相對(duì)誤差為1.69%,,土壤-65Mn鋼的滑動(dòng)摩擦角仿真值與試驗(yàn)值相對(duì)誤差為2.88%。在此基礎(chǔ)上,,依據(jù)實(shí)測(cè)的土壤剪應(yīng)力,,采用試錯(cuò)法,以實(shí)測(cè)土壤內(nèi)摩擦角為目標(biāo)值,,優(yōu)化標(biāo)定了土壤-土壤顆粒Hertz-Mindlin with Bonding接觸模型中的粘結(jié)參數(shù),,標(biāo)定法向粘結(jié)剛度、切向粘結(jié)剛度分別為1×108,、5×107N/m3,,臨界法向應(yīng)力和臨界切向應(yīng)力均為10kPa,接觸半徑為1.1倍顆粒半徑,,直剪仿真得到內(nèi)摩擦角為30.24°,,仿真值與直剪試驗(yàn)內(nèi)摩擦角平均值相對(duì)誤差為5.53%。本文提出的土壤顆粒建模方法,、標(biāo)定方法及其所標(biāo)定的參數(shù)值,,可用于砂質(zhì)壤土桑園耕作機(jī)械觸土部件與土壤相互作用的離散元仿真分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化。