基于离散元的土壤模型参数标定方法

• 作者: 何进 李洪文 王宪良 王庆杰 胡红 陈婉芝
• 来源期刊: 农业机械学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 土壤模型 离散元 颗粒接触参数 参数标定
• 年，卷（期）: 2017,（12）
• 所属期刊栏目: 农业装备与机械化工程
• 页码范围: 78-85
• 页数: 8页
• 分类号: O347.7
• 字数: 7152字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2017.12.009

摘要

离散元法(EDEM)建立土壤模型过程中部分土壤颗粒参数直接测量难度较大,若基于间接测量的土壤参数值建立离散元土壤模型进行仿真,导致仿真结果误差较大.本文结合代理模型基本理论,提出一种离散元土壤模型的参数标定及优化方法,步骤如下:根据基本试验测定的参数建立离散元土壤模型;结合堆积角及剪切试验,利用模型仿真进行模型参数敏感性分析;以敏感性参数为变量,以真实试验测量值为目标值构造代理模型;通过高斯-牛顿迭代法进行参数优化.由敏感性分析结果知,代理模型自变量为土壤颗粒半径、颗粒间静摩擦因数及滚动摩擦因数,目标量为土壤堆积角、黏聚力、内摩擦角.以涿州保护性耕作试验站土壤(砂壤土)为原型,经优化建立的土壤模型变量参数值分别为:颗粒半径5.7 mm,颗粒间静摩擦因数0.45,滚动摩擦因数0.21.将建立的离散元土壤模型进行轮胎-土壤相互作用仿真模拟,分析轮胎-土壤接触面最大应力、平均应力,并通过田间试验进行验证,将接触面最大应力值、平均应力的仿真值与实际测量值进行比较,结果表明:虚拟仿真与实测值之间数值差异在5.1％以内,标定优化后的土壤模型能够近似代替真实土壤进行仿真.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王庆杰	中国农业大学工学院	78	1288	24.0	33.0
2	李洪文	中国农业大学工学院	170	4334	36.0	58.0
3	何进	中国农业大学工学院	80	1528	24.0	36.0
4	胡红	中国农业大学工学院	8	178	7.0	8.0
5	王宪良	中国农业大学工学院	11	173	7.0	11.0
6	陈婉芝	中国农业大学工学院	11	218	8.0	11.0