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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明公开了一种基于离散元法的成熟期小麦茎秆和根的力学参数确定方法，其属于植物建模分析技术领域，具体包括：构建小麦茎秆和根的几何模型；建立基于离散元法的柔性茎秆模型和柔性根模型；根据实际试验测得的小麦茎秆和根的力学参数，获取实际试验结果；根据柔性茎秆模型和柔性根模型进行仿真试验设计，得到仿真试验结果；建立实际试验结果与仿真试验结果的回归模型，根据所述回归模型对小麦茎秆和根的力学参数进行标定。本发明建立了基于离散元法的柔性茎秆模型和柔性根模型，可实现断裂和变形，与实际茎秆和根的力学特性较为相符，适用于模拟小麦旋耕作业过程。

主权项：1.一种基于离散元法的成熟期小麦茎秆和根的力学参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：分析若干待建模的成熟期小麦茎秆和根的几何形状，以及获取若干待建模的成熟期小麦茎秆和根的结构参数；结构参数至少包括长度、直径、壁厚；根据若干待建模的成熟期小麦茎秆和根的几何形状分析结果以及结构参数，构建小麦茎秆和根的几何模型；根据茎秆和根的几何模型、接触模型以及粘结模型，建立基于离散元法的柔性茎秆模型和柔性根模型；根据实际试验测得的小麦茎秆和根的力学参数，获取实际试验结果；根据柔性茎秆模型和柔性根模型进行仿真试验设计，得到仿真试验结果；建立实际试验结果与仿真试验结果的回归模型，根据所述回归模型对小麦茎秆和根的力学参数进行标定；所述力学参数包括接触参数和粘结参数；所述接触参数至少包括静摩擦系数、碰撞恢复系数、滚动摩擦系数及JKR表面能；所述粘结参数至少包括单位面积法向刚度系数kn、单位面积切向刚度系数ks、临界法向应力σmax、临界切向应力τmax及粘结半径rj；茎秆与茎秆间、或茎秆与边界间的静摩擦系数、碰撞恢复系数和滚动摩擦系数通过实际试验测定；根与根间、或根与边界间的静摩擦系数通过实际试验测定；根与边界间的碰撞恢复系数通过实际试验测定；茎秆与茎秆间、茎秆与边界间、根与根间、或根与边界间的静摩擦系数通过斜面试验进行测定；茎秆与茎秆间、茎秆与边界间、或根与边界间的碰撞恢复系数通过跌落试验进行测定；茎秆与边界间的滚动摩擦系数通过斜坡试验进行测定；茎秆与根间的静摩擦系数、碰撞恢复系数和滚动摩擦系数通过仿真茎秆-根混料圆筒提升堆积试验进行标定；茎秆与茎秆间、或茎秆与根间的JKR表面能通过仿真茎秆-根混料圆筒提升堆积试验进行标定；根与根间、或根与边界间的滚动摩擦系数通过仿真茎秆-根混料圆筒提升堆积试验进行标定；根与根间的JKR表面能通过仿真茎秆-根混料圆筒提升堆积试验进行标定；茎秆或根的粘结参数基于仿真拉伸和剪切试验进行标定；茎秆和根的接触模型选用Hertz-MindlinwithJKRcontactmodel；茎秆和根的粘结模型选用Hertz-Mindlinwithbondingmodel；茎秆和根的粘结参数实际计算值通过以下公式求得： rj＝ra+rb；式中，E-弹性模量，MPa；G-剪切模量，MPa；v-泊松比；A-粘结颗粒的横截面积，m2；Fn-max-极限拉伸力，N；Ft-max-极限剪切力，N；ra、rb-两个粘结颗粒半径，m。

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