玉米籽粒的物理力學特性研究.pdf

1、玉米籽粒的物理力學特性是玉米相關(guān)機械設(shè)計和改進的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由于玉米籽粒形狀不規(guī)則形的特點，其部分物理力學特性參數(shù)基于現(xiàn)有的測試方法很難獲得準確值。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，許多的學者采用數(shù)值模擬的方法對玉米相關(guān)機械展開研究，玉米籽粒的物理力學參數(shù)的準確性是影響其模擬結(jié)果精確性的主要原因之一。本文結(jié)合國家自然科學基金項目，采用試驗和數(shù)值模擬的方法對玉米籽粒的部分物理力學特性進行研究，主要研究如下:
　　(1)采用試驗對德美亞一號玉米籽粒

2、的含水率、密度、千粒重和三維幾何尺寸進行了測定以及對玉米籽粒的形狀進行了分類，基于自制靜摩擦系數(shù)試驗臺對不同形狀玉米籽粒的靜摩擦系數(shù)進行了測定。
　　(2)鑒于不規(guī)則形狀顆粒碰撞后反彈方向具有隨機性，本文利用鏡面成像原理，研制了農(nóng)業(yè)物料碰撞測試試驗臺，采用氣吸裝置實現(xiàn)顆粒自由落體，采用高度與角度調(diào)節(jié)螺栓實現(xiàn)顆粒的碰撞速度和碰撞角可調(diào)，利用高速攝像儀，獲得顆粒碰撞后的空間反彈速度。
　　(3)基于研制的農(nóng)業(yè)物料碰撞測試試驗臺，

3、分別對三種不同形狀玉米籽粒與鍍鋅壁面和玉米籽粒面間的碰撞恢復系數(shù)進行了測定，分析了玉米籽粒不同碰撞部位、碰撞速度以及碰撞角對恢復系數(shù)的影響。結(jié)果表明玉米籽粒與鍍鋅壁面碰撞時，玉米籽粒碰撞速度越大，其碰撞恢復系數(shù)越小;玉米籽粒碰撞角越大，其碰撞恢復系數(shù)呈先減少后增加的趨勢。玉米籽粒與籽粒面時，隨著玉米籽粒碰撞速度和碰撞角的增加，其碰撞恢復系數(shù)逐漸減少。
　　(4)從法向和切向上定義了玉米籽粒的碰撞恢復系數(shù)，研究了玉米籽粒碰撞角和反彈

4、角與碰撞恢復系數(shù)之間的關(guān)系，分析了玉米籽粒與斜面碰撞后其恢復系數(shù)變化的原因。結(jié)果表明:玉米籽粒法向碰撞恢復系數(shù)隨著碰撞角和反彈角的增加而增大，切向碰撞恢復系數(shù)隨著碰撞角和反彈角的增加而變小，玉米籽粒碰撞后的旋轉(zhuǎn)是影響其碰撞恢復系數(shù)變化的主要原因之一。
　　(5)提出一種利用離散元DEM與物理試驗相結(jié)合的方法對玉米籽粒群體滾動摩擦因數(shù)進行判定。通過自制試驗平臺獲得玉米籽粒的碰撞恢復系數(shù)和靜摩擦系數(shù)，基于離散元軟件EDEM，對不同滾動

5、摩擦因數(shù)下的玉米籽粒在鍍鋅板上的堆積進行了模擬，分析了滾動摩擦因數(shù)對堆積過程的影響。采用MATLAB圖像處理技術(shù)對玉米籽粒堆積角進行了提取，并應用黃金分割法確定了玉米籽粒滾動摩擦因數(shù)的取值范圍，進行單因素試驗獲得玉米籽粒滾動摩擦因數(shù)與其堆積角之間的關(guān)系，與物理試驗結(jié)果對比確定了玉米籽粒間及玉米籽粒與鍍鋅板之間的滾動摩擦因數(shù)值。結(jié)果表明玉米籽粒滾動摩擦因數(shù)與其堆積角間為線性增加的關(guān)系，通過對比試驗驗證，本文獲得的玉米籽粒的滾動摩擦因數(shù)值較