茶茎秆离散元模型参数标定与试验

来源：农业机械学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：杜哲，李邓辉，李心平，金鑫，吴永彬，于帆

单位：河南科技大学,河南科技大学,河南科技大学,河南科技大学;龙门实验室成套装备科创中心,河南科技大学,河南科技大学图书馆,

摘要：针对名优茶采收过程中机械部件与茶茎秆相互作用机理不明确、茶茎秆模型不精确等问题，以茶茎秆为研究对象，提出了一种基于粘结增强法的茶茎秆3层离散元仿真模型。以最大剪切力为评价指标，通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验，完成茶茎秆仿真粘结参数标定，利用标定的参数构建拉伸和穿刺模型进行相应仿真试验，与物理试验进行对比。结果表明，粘结参数中木质部-木质部法向接触刚度、木质部-木质部切向接触刚度和粘结半径对茎秆力学性能影响显著，其最优组合为3.447×1011 N/m3、3.536×1011 N/m3和4.404×10-5 mm；拉伸和穿刺验证试验相对误差不大于3%，且茎秆受力变化趋势基本一致，表明标定优化后参数具有可行性和准确性，可为茶茎秆相关系统数值模拟研究提供理论基础。

关键词：茶茎秆;离散元;参数标定;力学特性

基金资助：国家自然科学基金项目（5210521）和河南省科技攻关项目（242102111182）