基于离散元的风沙沙粒物理特性参数标定

摘要

在研究风沙地区的农用机械与除沙机械同沙粒相互作用时,沙粒间及沙粒与钢板之间相互作用的参数的准确性将直接影响机械优化及仿真结果.现提出一种仿真与试验相结合,并采用数值分析与实验数据相结合的办法,对沙粒的物理特性参数进行标定,并通过试验验证确定沙粒间物理特性参数.研究结果表明,沙粒间静摩擦系数为0.23、滚动摩擦系数为0.1、恢复系数为0.25.通过相应的试验方法测量得到,堆积密度为1 613 kg/m3、沙粒直径在0.1～0.5 mm之间占总质量的97.58％、含水率为0.04％、沙粒与钢(Q235)的静摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数依次为0.59、0.28、0.478,沙粒与橡胶的静摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数依次为0.613、0.45、0.175.仿真堆积角度为27.55°,试验堆积角度为27.94°,仿真与试验堆积角相对误差为1.39％.仿真与试验结果基本吻合,为沙漠地区农用机械及除沙机械仿真和优化设计提供理论依据.