基于离散元法的颗粒饲料粘结参数标定及其破碎过程分析

作     者：王雷 张永林 李彬 路婉秋 杨柳 刘晓鹏 WANG Lei;ZHANG Yonglin;LI Bin;LU Wanqiu;YANG Liu;LIU Xiaopeng

作者机构：武汉轻工大学机械工程学院湖北武汉430023 武汉轻工大学动物科学与营养工程学院湖北武汉430023 

出 版 物：《饲料工业》 (Feed Industry)

年 卷 期：2023年第44卷第1期

页      面：10-17页

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

基　　金：湖北省自然科学基金青年项目[2021CFB292] 湖北省教育厅科学技术研究项目[Q20201608] 武汉轻工大学校立科研项目[2021Y33]。 

主　　题：颗粒饲料 离散元法(DEM) 粘结参数 破碎过程 台架试验 

摘      要：针对颗粒饲料在加工过程中易发生破碎,因其破碎机制尚不明确,难以通过优化加工机械的关键结构、运行参数来降低颗粒破碎率的实际问题,本研究以颗粒饲料(母猪饲料)为研究对象,应用离散元素法建模软件EDEM建立了颗粒饲料离散元模型,结合台架试验(质构仪)开展了离散元粘结参数[单位面积法向刚度(K_(n))、单位面积剪切刚度(K_(t))、临界法向刚度(C_(n))、临界剪切刚度(C_(t))]测试与标定试验。台架试验结果表明,C_(n)、C_(t)的取值分别为2.93×10^(7)、2.22×10^(6)P_(a),K_(n)、K_(t)的量级范围分别为[10^(10),10^(11)]、[10^(9),10^(10)];二次正交旋转组合试验结果表明,当Kn、Kt的取值分别为4.11×10^(10)、7.13×10^(9)N/m^(3)时,仿真模型的挤压、剪切破碎力与实际破碎力之间的误差均在5%以内,标定结果准确;颗粒饲料破碎过程分析表明,饲料样品承受剪切破坏的能力不及其承压能力,但剪切破坏时不易发生粉化。本研究可为优化饲料加工机械的关键结构及运行参数、降低颗粒破碎率提供理论参考。