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专利号: 202411617902X
申请人: 内蒙古工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种向日葵秸秆离散元模型构建方法,其特征在于,包括:

将实体向日葵秸秆的秸皮和髓芯进行分离并均匀切割,得到秸皮试样和髓芯试样;将秸皮试样和髓芯试样按照预设比例进行混合得到秸皮髓芯混料,并对秸皮髓芯混料进行物理堆积角试验,得到物理堆积角的平均值;

基于预先设计的秸皮试样模型、髓芯试样模型和堆积角试验装置模型进行仿真堆积角试验,得到仿真堆积角以及仿真堆积角与物理堆积角的平均值之间的相对误差值;根据仿真堆积角和相对误差值确定最优离散元接触参数组合;

基于所述最优离散元接触参数组合建立向日葵秸秆离散元模型;

将物理堆积角的平均值作为目标值,将各个离散元接触参数作为变量进行Plackett‑Burman 试验,确定目标离散元接触参数,所述目标离散元接触参数为各个离散元接触参数中对堆积角贡献度大于预设阈值的参数;所述将物理堆积角的平均值作为目标值,将各个离散元接触参数作为变量进行Plackett‑Burman 试验,确定目标离散元接触参数,包括:根据各个离散元接触参数的选取范围生成不同的离散元接触参数组合;在不同的离散元接触参数组合下进行仿真堆积角试验,得到不同的离散元接触参数组合和对应的仿真堆积角;

根据仿真堆积角试验结果建立堆积角回归模型,对堆积角回归模型进行显著性分析,确定各个离散元接触参数对堆积角的贡献率值;将贡献率值大于预设阈值的离散元接触参数作为目标离散元接触参数;

在离散元接触参数的选取范围内确定各个离散元接触参数的起始值和步长进行最陡爬坡试验;

所述离散元接触参数包括:秸皮‑秸皮恢复系数、秸皮‑秸皮静摩擦系数、秸皮‑秸皮滚动摩擦系数、秸皮‑髓芯恢复系数、秸皮‑髓芯静摩擦系数、秸皮‑髓芯滚动摩擦系数、秸皮‑Q235钢静摩擦系数、秸皮‑Q235钢滚动摩擦系数、秸皮JKR表面能、髓芯JKR表面能及秸皮‑髓芯JKR表面能;

所述目标离散元接触参数包括:秸皮‑秸皮静摩擦系数、秸皮‑髓芯滚动摩擦系数及秸皮JKR表面能。

2.根据权利要求1所述的向日葵秸秆离散元模型构建方法,其特征在于,基于预先设计的秸皮试样模型、髓芯试样模型和堆积角试验装置模型进行仿真堆积角试验,得到仿真堆积角以及仿真堆积角与物理堆积角的平均值之间的相对误差值,包括:在最陡爬坡试验中通过秸皮试样模型、髓芯试样模型和堆积角试验装置模型模拟堆积角的生成过程得到不同离散元参数组合对应的仿真堆积角和相对误差值。

3.根据权利要求2所述的向日葵秸秆离散元模型构建方法,其特征在于,根据仿真堆积角和相对误差值确定最优离散元接触参数组合,包括:将相对误差值中的最小误差值对应的离散元接触参数组合作为最优离散元接触参数组合;或者,将最陡爬坡试验结果中最小相对误差值对应的离散元接触参数组合的值作为零水平值,将第一相对误差值对应的离散元接触参数组合的值作为高水平值,将第二相对误差值对应的离散元接触参数组合的值作为低水平值进行Box‑Behnken 试验,以建立二阶堆积角回归模型;其中,第一相对误差为Box‑Behnken 试验结果中与相对误差最小值相邻的两个相对误差中大的相对误差,第二误差Box‑Behnken 试验结果中与相对误差最小值相邻的两个相对误差中小的相对误差;

将物理堆积角的平均值作为目标函数,将离散元接触参数组合的高水平值和低水平值的区间作为约束条件,对二阶堆积角回归模型中的离散元接触参数进行求解,得到最优离散元接触参数组合。

4.根据权利要求3所述的向日葵秸秆离散元模型构建方法,其特征在于,在离散元接触参数的选取范围内确定各个离散元接触参数的起始值和步长进行最陡爬坡试验,包括:在目标离散元接触参数的选取范围内确定各个目标离散元接触参数的起始值和步长进行最陡爬坡试验。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的向日葵秸秆离散元模型构建方法,其特征在于,基于所述最优离散元接触参数组合建立向日葵秸秆离散元模型,包括:根据实体秸皮尺寸和实体髓芯尺寸分别建立完整的秸皮三维模型和完整的髓芯三维模型;

根据完整的秸皮三维模型、完整的髓芯三维模型和最优离散元接触参数组合设计多球面秸皮颗粒与髓芯颗粒;

通过元模型颗粒建模方式将秸皮颗粒与髓芯颗粒组合成完整的秸秆颗粒,得到向日葵秸秆离散元模型。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的向日葵秸秆离散元模型构建方法,其特征在于,还包括:根据物理堆积角试验中实体秸皮尺寸、实体髓芯尺寸和实体堆积角试验装置尺寸分别设计得到秸皮三维模型、髓芯三维模型和堆积角试验装置模型,对所述秸皮三维模型和髓芯三维模型进行颗粒填充得到秸皮试样模型和髓芯试样模型。