典型含水率下菌草土壤—移栽触土部件离散元参数标定

来源：中国农机化学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：叶大鹏, 林志强, 青家兴, 高宇轩, 吴逸腾, 谢立敏,

摘要：为探究种植菌草的丘陵地区土壤间、土壤与移栽触土部件间相互作用的规律并获取其仿真参数，运用Hertz—Mindlin with JKR接触模型对特定的12%±1%和20%±1%的含水率土壤—移栽触土部件进行离散元参数标定。开展土壤堆积角物理试验、土球斜面滚动物理试验。以土壤颗粒间、土壤与移栽触土部件间的表面能、恢复系数、动摩擦系数、静摩擦系数为标定对象，设计旋转中心组合试验并以仿真的土壤堆积角、土球在65Mn板上滚动距离为响应值，采用Box—Behnken对试验数据回归分析，以实测的土壤堆积角、土球滚动距离为优化目标，采用两种典型含水率下土壤与触土材料(65Mn)的静摩擦系数为约束条件，得到两种典型含水率的土壤间、土壤与移栽触土部件的离散元参数：含水率分别为12%±1%、20%±1%时，土壤颗粒间表面能、恢复系数、动摩擦系数、静摩擦系数为11.042 J/m2和11.851 J/m2、0.412和0.574、0.093和0.129、0.994和1.009；土壤与触土部件表面能、恢复系数、动摩擦系数为5.046 J/m2、8.026 J/m2，0.362、0.388和0.066、0.07。为验证优化后离散元参数的准确性，开展验证试验得：两种典型含水率土壤仿真、物理堆积角相对误差为0.96%、0.95%，仿真、物理滚动试验相对误差为0.52%、1%。结果表明，优化标定后的土壤模型参数能够仿真该地区真实的菌草土壤模型，可为菌草移栽械关键部件的设计与优化提供重要理论依据。

关键词：含水率,菌草,土壤,触土材料,离散元,参数标定

基金资助：福建省林业科学技术攻关项目（2023FKJ01）；福建省重大专项（2021NZ0101）；福建农林大学交叉学科项目（XKJC—712021030）