基于JKR模型的辣椒籽离散元参数标定

来源：中国农机化学报杂志2023年第9期北京时间：

作者：徐庄威, , 王士林, , 易中懿, , 潘健, , 吕晓兰,

单位：1. 江苏省农业科学院农业设施与装备研究所，南京市，210014； 2. 南京林业大学机械电子工程学院，南京市，210037； 3. 农业农村部长江中下游设施农业工程重点试验室，南京市，210014

摘要：辣椒籽的物性参数是离散元仿真中重要的输入，为提高其数值模拟的可靠性与准确度，对辣椒籽的物性参数进行试验测量，主要包括三轴尺寸、密度、泊松比、摩擦系数、恢复系数等。结合EDEM中“HertzMindlin with JKR”粘力模型，引入表面能参数，进行休止角试验。通过PlackettBurman试验在各影响因子中筛选出最具显著性的3个影响参数（辣椒籽—籽滚动摩擦系数、辣椒籽表面能、辣椒籽—钢板滚动摩擦系数），建立3个显著影响参数与休止角的回归模型，研究显著因子在交互作用下对休止角的影响。将显著参数的区间按梯度平均分为5个水平进行爬坡试验得到最佳取值范围，运用响应面法(BoxBehnken)分析回归模型的二次多项式在休止角、相对误差和三个重要参数之间的方差，以相对误差最小值对模型进行优化，得到最优组合：辣椒籽间的滚动摩擦系数为0.75、JKR表面能为0.31J/m2、辣椒籽与钢板间滚动摩擦系数为0.60。用通过标定试验得到的最优参数组合进行模拟堆积试验，平均休止角为26.71°，相对误差为4.61%。

关键词：辣椒籽,参数标定,JKR接触模型,响应面法,EDEM,农产品加工

基金资助：江苏省农业自主创新资金项目(CX(20)1005)；江苏省引进外国人才专项(BX2019016)