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西南区坡耕地紫色土离散元模型参数标定

文献类型： 中文期刊

作者： 聂晨旭;杨明金;李守太;杨玲;赵立军;陈小兵

作者机构：

关键词： 耕地;土壤;离散元模型

期刊名称：山东农业大学学报（自然科学版）

ISSN： 1000-2324

年卷期： 2022 年 53 卷 3 期

页码：

收录情况： 北大核心（2020版） ; 科技核心（2021版） ; 农林核心（2020版）

摘要： 土壤离散元模型是离散元法研究土壤与触土部件相互作用的基础。为了获得西南区坡耕地紫色土离散元模型,本文基于堆积试验,采用EDEM2020软件中的Hertz-Mindlin with JKR接触模型,以休止角为响应值,结合土壤本征参数实测试验,对模型参数进行标定。实测参数包括土壤密度、含水率、休止角、粒径分布、颗粒-颗粒静摩擦系数、颗粒-45钢静摩擦系数,利用Origin2021b软件图像数字化工具处理图像,得到实际休止角为34.11°,变异系数为0.452%。利用Design-Expert11软件设计了Plackett-Burman试验,对影响拟合休止角的9个参数进行筛选,得到4个影响显著参数,即颗粒表面能、颗粒-颗粒滚动摩擦系数、颗粒-45钢静摩擦系数、颗粒-45钢滚动摩擦系数。设计最陡爬坡试验进一步缩小模型参数取值范围,设计Box-Behnken试验,对模型进行分析优化,得到4个参数最优组合,即颗粒表面能0.134 J/m^(2),颗粒-颗粒滚动摩擦系数0.231,颗粒-45钢静摩擦系数1.045,颗粒-45钢滚动摩擦系数0.228。结果表明,仿真休止角与实际休止角相对误差为2.07%,一致性较好,可为紫色土离散元仿真研究提供参考。

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