天然橡胶树表皮特性离散元仿真模型参数的标定与验证

来源：石河子大学学报·自然科学版杂志2022年第6期北京时间：

作者：曹超, 张喜瑞, 付威, 邢洁洁, 刘俊孝, 曾望强

单位：海南大学机电工程学院,海南 海口 570228

摘要：针对天然橡胶机械化割胶装备研发过程中,割胶刀材料、结构参数对割胶质量影响显著,本文通过建立橡胶树表皮离散元仿真模型,从而进一步研究割胶刀与橡胶树表皮之间相互作用关系。首先,利用物理试验得出橡胶树表皮相关力学性能参数,选择合适的离散元颗粒接触模型,利用本构方程计算主要粘结参数;然后,通过三维建模软件及离散元软件建立橡胶树表皮离散元仿真模型;最后,通过将仿真试验与物理试验进行对比验证。结果表明:当法向刚度系数为3.8175×106kN/m、切向刚度系数为2.2269×106kN/m时,临界法向应力、临界切向应力分别为1.3379MPa、3.622MPa;粘结半径为0.7mm时,仿真与物理试验的时间-剪切力曲线趋势及压缩表观特征基本一致,表明离散元法可应用于建立橡胶树表皮仿真模型。本文研究结果可为研究割胶刀与橡胶树表皮之间的相互作用关系及割胶刀的设计提供一定的参考。

关键词：橡胶树表皮,离散元模型,力学特性,参数标定,粘结参数

基金资助：海南省院士创新平台科研专项(YSPTZX202008,YSPTZX202109),国家产业技术体系(CARS-33-JX2),海南省自然科学基金青年基金(520QN233)