基于离散元的梨园绿肥油菜粘结参数标定研究

吴琪; 刘番; 付坤; 廖结安; 赵劲飞; 刘新英; 马雪亭; 向义文

吴琪,刘番,付坤,廖结安,赵劲飞,刘新英,马雪亭,向义文.基于离散元的梨园绿肥油菜粘结参数标定研究[J].干旱地区农业研究,2026,(2):307~316

基于离散元的梨园绿肥油菜粘结参数标定研究

Calibration of bonding parameters of green manure rapeseed in pear orchard based on discrete elements

DOI：10.7606/j.issn.1000-7601.2026.02.30

中文关键词: 绿肥油菜离散元参数标定粘结模型梨园

英文关键词:green manure rapeseed discrete elements parameter calibration bonding model pear orchard

基金项目:塔里木大学校长基金一般项目（TDZKYB202501）；新疆生产建设兵团科技计划项目（2025CD020-4）；新疆生产建设兵团第一师阿拉尔市财政科技计划项目（2023GG2201）；新疆生产建设兵团自然科学支持计划项目（2024DB040）

作者	单位
吴琪	塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300 塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300
刘番	塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300 塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300
付坤	塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300 塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300
廖结安	塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300 新疆工业学院,新疆和田 848000
赵劲飞	塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300 塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300
刘新英	塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300 塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300
马雪亭	塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔 843300 塔里木大学现代农业工程重点实验室,新疆阿拉尔 843300
向义文	阿拉尔市聚匠农果品种植农民专业合作社,新疆阿拉尔 843300

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中文摘要:

针对果园绿肥油菜机械化收获中刈割环节离散元仿真模拟缺乏模型参数的问题，以盛花期梨园绿肥油菜茎秆为研究对象，依托EDEM分析方法，基于颗粒间的Hertz-Mindlin with bonding粘结模型，开展果园绿肥油菜茎秆破碎离散元仿真模型参数标定研究。研究测定了油菜茎秆的基本特征参数与接触参数，并以此建立油菜茎秆粘结模型，进行油菜茎秆三点弯曲仿真试验。选定最大弯曲破坏力为试验指标，通过Plackett-Burman试验、Steepest Ascent试验和Box-Behnken试验确定了油菜茎秆粘结模型参数，得到油菜茎秆粘结模型法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力、临界切向应力以及粘结半径分别为5.25×10⁹ N·m^-1和4.299×10⁸ N·m^-1，4×10⁷ Pa，5×10⁶ Pa，1.267 mm。以此参数组合进行验证仿真试验，结果与试验值之间的相对误差为1.62%，由此表明标定后的参数具有准确和可靠性，可为优化果园绿肥油菜收获机具设计提供理论依据。

英文摘要:

Aiming at the problem of lack of model parameters in the simulation of discrete elements in the mechanized harvesting of green manure rapeseed in orchards, the stalks of green manure rapeseed in pear orchard at the peak flowering stage were taken as the research object, and based on the Hertz-Mindlin with bonding model between particles, the parameter calibration of the stalks of green manure rapeseed in orchards was carried out. The basic characteristic parameters and contact parameters of rapeseed stalks were determined, and the rapeseed stalk bonding model was established, and the three\|point bending simulation test of rapeseed stalks was carried out. The parameters of the rapeseed stalk bonding model were determined by Plackett-Burman test, Steepest Ascent test, and Box-Behnken test, and the normal contact stiffness, tangential contact stiffness, critical normal stress, critical tangential stress, and bonding radius of the rapeseed stem bonding model were 5.25×10⁹ N·m^-1, 4.299×10⁸ N·m^-1, 4×10⁷ Pa, 5×10⁶ Pa, and 1.267 mm. The relative error between the results and the test value was 1.62%, which shows that the calibrated parameters are accurate and reliable, which can provide a theoretical basis for optimizing the design of green manure rapeseed harvesting machinery in orchards.

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