基于响应曲面法的土壤离散元模型的参数标定研究

来源：中国农机化学报杂志2021年第9期北京时间：

作者：刘坤宇, 苏宏杰, 李飞宇, 焦巍,

单位：中国农业科学院草原研究所/农业农村部草原畜牧业装备科学观测实验站;内蒙古农业大学机电工程学院;

摘要：为准确地建立土壤的离散元模型,获取土壤离散元仿真中的仿真参数,以真实的土壤直剪切试验,与堆积试验来获取土壤的泊松比、堆积角。以堆积角为响应值,基于响应面优化,标定土壤离散元的相关参数。采用Design Expert软件依次设计Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验与Box-Behnken试验得到土壤的最优参数组合。选用堆积角为目标对回归模型进行优化,得到了一组最优解。最终获取土壤的内摩擦角19°,泊松比为0.40,土壤的内聚力9.06,土壤接触模型JKR表面能为3.927 J/m~2、土壤—土壤恢复系数为0.332、土壤—土壤静摩擦因数为0.719,实际堆积角试验与最优解仿真堆积角试验相比较结果表明,两者在堆积角角度以及堆积角形态上有较高的相似性。证明了本次仿真标定的可行性,为后续农业机械离散元仿真奠定基础。

关键词：离散元,堆积角,土壤,响应面,Plackett-Burman试验

基金资助：内蒙古自治区自然科学基金项目(2019MS05027) 中央院所基本科研业务费专项(1610332020024)