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基于离散元的紫花苜蓿种子仿真参数标定与试验

作  者：
刘敏;侯占峰;马学杰;戴念祖;张曦文
单  位：
内蒙古农业大学机电工程学院
关键词：
紫花苜蓿种子;参数标定;休止角;离散元;仿真模拟;碰撞恢复系数
摘  要：
为寻求丸化包衣过程中紫花苜蓿种子进行离散元仿真模拟试验时最优接触参数组合,采用物理试验与仿真试验相结合的方法对离散元仿真参数进行标定.首先,采用物理试验测得紫花苜蓿种子的基本物性参数(密度、千粒质量、含水率、外形尺寸、泊松比和弹性模量)以及接触参数(碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数),以物理试验结果为根据,确定仿真试验参数范围,开展Plackett-Burman试验对仿真参数进行显著性筛选,得到对仿真休止角影响显著的3个参数分别为紫花苜蓿种子-紫花苜蓿种子碰撞恢复系数、紫花苜蓿种子-紫花苜蓿种子静摩擦系数以及紫花苜蓿种子-钢板静摩擦系数;进一步以物理试验休止角与仿真试验休止角相对误差值为指标,进行最陡爬坡试验,优化显著性参数的最优取值范围;之后开展Box-Behnken试验,并以物理试验休止角为目标值对二阶回归方程进行寻优,获得紫花苜蓿种子最优接触参数组合:紫花苜蓿种子-紫花苜蓿种子碰撞恢复系数为0.188,紫花苜蓿种子-紫花苜蓿种子静摩擦系数为0.684,紫花苜蓿种子-钢板静摩擦系数为0.371.最后以优化解进行仿真试验得到休止角为32.88°,与物理试验休止角相对误差仅为0.422%,且进行t检验得到P>0.05,说明仿真试验结果与物理试验无显著差异.结果表明,所得最优参数可用于紫花苜蓿种子离散元仿真,同时标定的参数可为紫花苜蓿种子的其他仿真试验提供参考.

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