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基于休止角标定不同含水率木粉离散元参数

中国农业科技导报 2024年

作者：田祥州贺福强陈发江詹璐歆贵州大学机械工程学院贵州晶木建材有限公司

在利用EDEM软件对木质板材生产过程中不同含水率下的木粉混匀情况进行研究时，木粉颗粒离散元参数设置以及模型的选择直接影响仿真结果的可靠性。为确定不同含水率木粉的离散元物性参数，以松木木粉为研究对象，以休止角为响应值，针对... 详细信息

在利用EDEM软件对木质板材生产过程中不同含水率下的木粉混匀情况进行研究时，木粉颗粒离散元参数设置以及模型的选择直接影响仿真结果的可靠性。为确定不同含水率木粉的离散元物性参数，以松木木粉为研究对象，以休止角为响应值，针对不同含水率的木粉进行休止角试验，构建了含水率与休止角之间的数学模型。基于Hertz-Mindlin JKR接触模型，构建2种形状不同的离散元颗粒模型以进行仿真模拟；通过Plackett-Burman试验，在与木粉颗粒相关的10个初始参数中筛选出了颗粒间碰撞恢复系数、颗粒间滚动摩擦系数和JKR表面能这3个对休止角影响显著的参数，结合爬坡试验、Box-Behnken试验建立了休止角与显著参数的数学模型，其P值为0.000 1，相对误差N≤4.07%。同时，通过含水率-休止角模型与休止角-离散元参数模型的推导，建立了含水率-离散元参数模型，并采用圆筒提升法进行试验验证，相对误差N≤4.34%。试验结果表明，可以通过测定含水率来推导木粉的离散元参数，为搅拌设备与木粉仿真中离散元接触参数的确定提供了方法，为进一步优化板材制备工艺以及设计高效的搅拌设备提供了参考。

关键词：木粉含水率休止角离散元参数标定

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基于MatLab的颗粒饲料休止角试验研究

农机化研究 2024年第9期46卷 173-179页

作者：高昕毓武佩李修竹杜海君王文灿万其号内蒙古农业大学机电工程学院/内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018 中国农业科学院草原研究所呼和浩特010010

颗粒饲料休止角对饲料储料箱设计、自动化饲喂站、投料装置设计等工程实践有重要指导意义。为实现休止角的快速准确测量,探究颗粒饲料休止角与粒径、表面能之间的关系,利用物理试验与离散元仿真相结合的方法对颗粒饲料堆进行基于MatLab... 详细信息

颗粒饲料休止角对饲料储料箱设计、自动化饲喂站、投料装置设计等工程实践有重要指导意义。为实现休止角的快速准确测量,探究颗粒饲料休止角与粒径、表面能之间的关系,利用物理试验与离散元仿真相结合的方法对颗粒饲料堆进行基于MatLab图像处理的休止角测定。由于传统休止角的测量存在系统误差和测量精度低的问题,本文提出一种基于MatLab图像处理方法的休止角测定,利用傅里叶级数对堆积图像进行轮廓拟合,利用拟合曲线的单边斜率求出休止角大小,操作便捷,可提高测量精度。基于这种方法,对颗粒饲料堆进行分析,探究了颗粒粒径对休止角的影响并进行仿真试验,利用EDEM以物理试验得到的休止角为目标值进行仿真试验,以休止角作为参照,标定接触模型JKR表面能。试验结果表明:6.5mm颗粒饲料实际休止角为34.992°,仿真休止角为34.9535°;5mm颗粒饲料实际休止角为36.9797°,仿真休止角为35.2603°;3.2mm颗粒饲料实际休止角为37.9186°,仿真休止角为36.092°。休止角仿真结果与实际试验结果较为接近,两者的绝对误差分别为:6.5mm对应0.11%,5mm对应4.65%,3.2mm对应4.82%,表明颗粒饲料的休止角随着粒径的增大而减小,根据颗粒饲料参数建立的离散元模型,3种粒径的颗粒饲料其对应表面能分别为:3.2mm对应0.15J/m^(2),5mm对应0.22J/m^(2),6.5mm对应0.22J/m^(2)。

关键词：饲料休止角图像处理颗粒粒径表面能

基于静态和动态休止角的超细碳酸钙离散元参数标定

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中国粉体技术 2024年第4期 81-93页

作者：蔡文源王利强徐立敏江南大学机械工程学院江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏创新包装科技有限公司

【目的】获得超细碳酸钙准确的仿真模型参数，实现超细碳酸钙的可靠仿真研究。【方法】将超细碳酸钙精简为软质球形粒子，使用颗粒接触缩放原理与量纲分析进行颗粒缩放，采用Hertz-Mindlin with JKR接触模型，结合物理实验和离散元软件E... 详细信息

【目的】获得超细碳酸钙准确的仿真模型参数，实现超细碳酸钙的可靠仿真研究。【方法】将超细碳酸钙精简为软质球形粒子，使用颗粒接触缩放原理与量纲分析进行颗粒缩放，采用Hertz-Mindlin with JKR接触模型，结合物理实验和离散元软件EDEM仿真实验对超细碳酸钙的静态和动态休止角进行接触参数标定。首先利用单因素实验排除对静态和动态休止角影响不显著的参数。采用Box-Behnken实验搭建静态和动态的休止角和显著性参数之间的回归模型。将实际测定的静态和动态休止角作为响应值，进而对静态和动态休止角回归模型求解获得最佳的仿真参数组合，并对得到的仿真参数进行物理实验验证。【结果】得到显著性参数的最佳组合为：超细碳酸钙-超细碳酸钙静摩擦系数和滚动摩擦系数为0.36、 0.31，超细碳酸钙-不锈钢静摩擦系数和滚动摩擦系数为0.38、 0.22，离散元仿真实验所得到的静态动态休止角分别为42.5°和61.3°，与实测值的误差分别为0.96%和1.32%，无明显差异。【结论】参数标定后的接触参数能够应用于超细碳酸钙离散元仿真。

关键词：超细碳酸钙休止角粒径参数标定离散元

基于休止角试验的颗粒钾肥离散元模型参数标定

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农机化研究 2024年第1期46卷 46-53页

作者：周滨周岭万畅谭彧何义川王海刚谭小华塔里木大学现代农业工程重点实验室新疆阿拉尔843300 中国农业大学工学院北京100083

为了获取颗粒钾肥的离散元模型参数,对一种颗粒钾肥测量三轴尺寸、质量,通过查阅文献确定离散元仿真参数的取值范围,并通过无底圆筒堆积物理试验,获得颗粒钾肥的休止角。采用EDEM软件建立颗粒钾肥仿真模型,通过试验设计,以期获得不同参... 详细信息

为了获取颗粒钾肥的离散元模型参数,对一种颗粒钾肥测量三轴尺寸、质量,通过查阅文献确定离散元仿真参数的取值范围,并通过无底圆筒堆积物理试验,获得颗粒钾肥的休止角。采用EDEM软件建立颗粒钾肥仿真模型,通过试验设计,以期获得不同参数组合下的休止角仿真试验结果。通过Design Expert软件内部的Plackett-Burman功能,对仿真所需要的8个关键参数进行显著性测评,发现钾肥-钾肥静摩擦因数以及钾肥-钾肥滚动摩擦因数对休止角的角度有显著影响;通过最陡爬坡试验进一步确定这两个参数的取值范围,其余6个参数由于显著性较小全部取中值。在此基础上,根据Box-Behnken试验结果建立了休止角与显著性参数的二阶回归模型,并对模型进行了优化,最终确定参数的取值为:钾肥泊松比为0.25,钾肥剪切模量为7.3×10^(7),钾肥-钾肥恢复系数为0.35,钾肥-钢板恢复系数为0.25,钾肥-钾肥静摩擦因数为0.4,钾肥-钢板静摩擦因数为0.3、钾肥-钾肥滚动摩擦因数为0.2、钾肥-钢板滚动摩擦因数为0.245。采用上述参数组合,进行休止角仿真试验,对仿真休止角与物理试验休止角结果作对比验证,通过T检验发现二者没有显著差异(t

关键词：钾肥颗粒离散元参数标定休止角

基于改进内切圆法的离散道砟颗粒建模对二维道砟休止角和道床沉降的影响研究

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昆明理工大学学报(自然科学版) 2024年第3期 116-126页

作者：王学军邓宇昆明理工大学机电工程学院

对采用圆盘相切组合建模的方法进行改进，基于真实道砟颗粒二维轮廓，采用分区最大内切圆法建立道砟颗粒离散元内切模型，在内切模型轮廓边缘采用致密小圆盘填充，建立了轮廓精细化模型，并利用同一轮廓采用最密六边形法建立了填充模型... 详细信息

对采用圆盘相切组合建模的方法进行改进，基于真实道砟颗粒二维轮廓，采用分区最大内切圆法建立道砟颗粒离散元内切模型，在内切模型轮廓边缘采用致密小圆盘填充，建立了轮廓精细化模型，并利用同一轮廓采用最密六边形法建立了填充模型；开展道砟颗粒空心圆柱提升的休止角试验，验证模型的正确性并获得模型主要的离散元参数；在此基础上，利用该3种模型在同一道床中填充，进行数值模拟试验，对轨枕施加荷载幅值为5～30 kN,加载频率为5 Hz的余弦荷载，并对道床的宏细观力学特性进行分析.结果表明：轮廓精细化模型保证圆盘之间相切的同时使圆盘为分区最大圆，计算成本低且精细化程度高，并能够更好地模拟颗粒破损；颗粒的形状与摩擦系数对休止角变化较为敏感，精细化建立的模型颗粒堆积成桩性好；道砟颗粒建模的精细化程度对道床性能影响大，轮廓精细化模型与填充模型在休止角试验与道床试验中力学性能相似，前者计算成本低，在二维离散元道床模型中有较好的应用前景.

关键词：最大内切圆轮廓精细化计算成本休止角道床性能

山区公路弃渣颗粒组成与休止角的统计分组特征及工程应用

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岩土力学 2022年第S2期43卷 469-476页

作者：田明邹云丽肖羚谷梅花尹小涛大理大漾洱云高速公路有限公司云南大理671000 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

山区公路土石混合弃渣颗粒组成的复杂性和人工堆积特征造成其工程特性难以准确测定和量化分类。利用工程大数据统计分析为量化分类提供标准和界限依据,细化弃渣分类为弃渣工程科学设计及安全防护提供支撑。依托山区高速公路多个核心弃... 详细信息

山区公路土石混合弃渣颗粒组成的复杂性和人工堆积特征造成其工程特性难以准确测定和量化分类。利用工程大数据统计分析为量化分类提供标准和界限依据,细化弃渣分类为弃渣工程科学设计及安全防护提供支撑。依托山区高速公路多个核心弃渣场多部位多阶段土石混合弃渣的颗粒组成和天然休止角测量,形成土石混合弃渣基本特征大数据;利用工程数据统计分析山区公路弃渣的颗粒组成与休止角的分组特征,所得主要结论如下:(1)山区公路弃渣具有显著的分组特征,利用粗细比k将弃渣分为土类弃渣(k1.4)。(2)山区公路土石混合弃渣细粒占比较低,以粗粒为主。弃渣粗细比为N(0.85,0.338 9)正态分布,休止角为N(37.64,3.057 8)正态分布,土类弃渣休止角休止角为32.6°~42.7°,石类弃渣休止角>42.7°,分类及参数建议解决了取样代表性难题和结果离散性问题。(3)根据无黏性土边坡稳定性系数计算公式,结合弃渣分类和不同等级弃渣场安全系数标准,计算得到不同类弃渣控制坡率,土类弃渣控制坡率≤1:2,土石混合弃渣控制坡率≤1:1.75,石类弃渣控制坡率≤1:1.5,经跟踪检验,发现建议坡率下弃渣边坡中长期稳定可以得到有效保障。上述研究可以为山区公路弃渣场动态设计提供基础数据,具有较强的工程类比价值,有利于形成地区经验值。

关键词：山区公路土石混合弃渣颗粒组成休止角粗细比控制坡率分组特征工程大数据

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田间机收元胡离散元模型参数标定与试验

中国农机化学报 2024年第4期45卷 32-38页

作者：刘珂魏伟锋朱纪跃李高伟高震南陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723000 陕西省工业自动化重点实验室陕西汉中723000

为提高机收元胡所用离散元仿真模型参数准确性,通过物理试验与仿真试验结合的方法对元胡离散元参数进行标定。首先,采用物理试验确定元胡基本物性参数范围;其次,依据物理试验测定的参数范围进行休止角的显著性试验,得到对元胡休止角影... 详细信息

为提高机收元胡所用离散元仿真模型参数准确性,通过物理试验与仿真试验结合的方法对元胡离散元参数进行标定。首先,采用物理试验确定元胡基本物性参数范围;其次,依据物理试验测定的参数范围进行休止角的显著性试验,得到对元胡休止角影响由大到小的顺序为元胡间滚动摩擦系数、元胡与钢板间滚动摩擦系数、元胡间碰撞恢复系数;再通过最陡爬坡试验缩小显著性参数取值范围,并通过响应面试验建立休止角与显著因素的最优二阶回归方程;以物理试验休止角为目标获取最佳参数组合:元胡间滚动摩擦系数0.08、元胡与钢板间滚动摩擦系数0.32、元胡间碰撞恢复系数0.49。最后,在对比标定模型参数下仿真堆积体与实际堆积体,测得二者的休止角和堆体外形轮廓无明显差异,表明该最佳参数组合可作为元胡机收过程中离散元仿真模型参数。

关键词：元胡离散元模型参数标定休止角收获机械

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透明砂土休止角和起动流速基本特性试验研究

土木与环境工程学报（中英文） 2022年第1期44卷 28-35页

作者：殷峰周航丁选明陈胜利裴安青李佑重庆大学土木工程学院山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆市城市建设投资(集团)有限公司重庆400023

人工合成透明土材料结合粒子图像处理技术在模型试验中已得到广泛应用,但使用该技术研究桩基冲刷问题还需对其开展更多特性研究。基于熔融石英砂与正十二烷和15#白油混合液制备成透明砂土,通过室内试验研究透明砂土的基本物理特性、休... 详细信息

人工合成透明土材料结合粒子图像处理技术在模型试验中已得到广泛应用,但使用该技术研究桩基冲刷问题还需对其开展更多特性研究。基于熔融石英砂与正十二烷和15#白油混合液制备成透明砂土,通过室内试验研究透明砂土的基本物理特性、休止角和起动流速。结果表明:透明砂土的透明度除1~2 mm粒径组显著较差外,其余相差不大;各粒径组透明砂粒的容重相差甚小;干容重随粒径增大先增大后减小;孔隙液体剪切速率与切应力表现为较好线性关系,属于典型的牛顿流体;液下休止角随中值粒径的增大而增大;粒径组为0.1~0.2 mm的透明砂粒起动流速随液体深度增大而增大,利用沙莫夫公式进行拟合,拟合结果与试验结果吻合较好。

关键词：透明砂土物理特性休止角起动流速

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肉苁蓉种子离散元仿真参数标定

农机化研究 2024年

作者：白志业蒙贺伟彭慧杰戚江涛李亚萍坎杂石河子大学机械电气工程学院

为寻求肉苁蓉种子离散元模型的物料特性参数,采用物理和仿真试验相结合的方法,以不同物性参数组合下肉苁蓉种子休止角为响应值,采用Plackett-Burman试验对参数进行筛选,获取显著性参数,即肉苁蓉种间静摩擦因数、肉苁蓉种间动摩擦因数、... 详细信息

为寻求肉苁蓉种子离散元模型的物料特性参数,采用物理和仿真试验相结合的方法,以不同物性参数组合下肉苁蓉种子休止角为响应值,采用Plackett-Burman试验对参数进行筛选,获取显著性参数,即肉苁蓉种间静摩擦因数、肉苁蓉种间动摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数、肉苁蓉种子-钢板恢复系数。通过Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数回归模型并优化,获取接触参数最优值,即肉苁蓉种间静摩擦因数为0.65、肉苁蓉种间动摩擦因数为0.07、肉苁蓉种子-钢板恢复因数为0.54、肉苁蓉种子-钢板静摩擦因数为0.43。通过仿真与物理试验对比验证,得到二者相对误差为2.05%,表明标定参数可为肉苁蓉种子播种机械仿真提供数据依据。

关键词：肉苁蓉种子休止角离散元参数标定播种机械