白萝卜种子颗粒模型离散元接触参数标定与试验

在利用EDEM与FLUENT耦合模拟白萝卜排种器排种过程时,白萝卜种子颗粒参数设置以及模型的选择直接影响仿真结果的可靠性。结合白萝卜种子真实颗粒和仿真堆积试验,标定了不同填充球颗粒半径白萝卜种子模型的2个主要接触参数：白萝卜种子-有机玻璃静摩擦系数和白萝卜种子间静摩擦系数。采用自动填充方式创建了不同填充球颗粒半径白萝卜种子的离散元模型。利用Plackett-Burman试验对物料特性影响参数进行分析,发现白萝卜种子-有机玻璃静摩擦系数、白萝卜种间静摩擦系数对堆积角的影响极显著。结合台架与仿真堆积试验,建立了2个主要接触参数与堆积角的二元回归模型,以白萝卜种子实际堆积角为目标对参数进行寻优,得到不同填充球颗粒半径白萝卜种子模型的白萝卜种子-有机玻璃静摩擦系数和白萝卜种子间静摩擦系数。结合堆积角相对误差率与仿真时间分析最佳球颗粒填充半径,当白萝卜种子离散元填充颗粒半径为0.25 mm时,其仿真精度和仿真时间最优。得到的最佳填充球颗粒模型以及标定的接触参数,为白萝卜种子排种器研究提供一定的参考。     

小籽粒种子排种物理机械特性参数的测量

小籽粒种子的排种物理机械特性参数是排种方法和原理选择、排种器结构和性能设计的重要依据。本文对谷子、苜蓿、油菜等小籽粒种子的千粒重、密度、外形尺寸、硬度、摩擦系数进行了测量。结果表明:所测种子千粒重、密度范围分别为1.98~3.30g、0.55~0.68g·cm-3;三轴尺寸长、宽、高范围分别为1.80~3.50mm、1.69~2.23mm、1.14~2.00mm;硬度范围为11.04~41.76N;对钢材的静、动摩擦系数最小,范围为0.488~0.627、0.377~0.565。小籽粒种子排种物理机械特性参数的测量为排种原理方法的选择、排种器结构性能的设计提供了理论依据。     

基于离散元法的水稻种子含水率表征方法

【目的】针对离散元仿真软件EDEM中的输入参数缺少含水率,无法对水稻种子的物理特性进行准确描述的问题,探究表征种子含水率的参数并提出标定方法.【方法】利用圆筒试验法和EDEM仿真试验,找到了1种用颗粒间静摩擦系数来表征水稻含水率的方法,并进行了验证.首先进行了5种不同含水率的水稻种子物理特性试验,验证含水率对水稻种子物理特性的影响,为仿真所需的输入参数提供依据.随后利用圆筒法测量水稻种子堆积角,得到堆积角与含水率的关系,并在EDEM软件中重复该过程,通过单因素重复试验找到对堆积角影响最显著的参数为颗粒间静摩擦系数,得到堆积角与颗粒间静摩擦系数的关系.【结果】颗粒间静摩擦系数为水稻种子含水率的表征参数,其误差小于5%.【结论】在EDEM软件中用颗粒间静摩擦系数表征水稻种子含水率的方法可行,并为其他种子在EDEM软件中含水率的表征提供了思路.     

豆类杂粮作物种子物性参数的试验研究

为了获得豆类杂粮作物相关播种装备的设计依据，选取大豆、绿豆、豌豆、红豆和蚕豆5种典型豆类杂粮作物为研究对象，采用称重法、量筒法、低温烘干法等进行三轴尺寸、千粒重、含水率、密度、休止角、堆积角、摩擦系数、碰撞恢复系数、刚度系数、破碎力、弹性模量和剪切模量等相应物理特性的试验研究。结果表明：所测杂豆种子三轴尺寸的长、宽、高和球度范围分别为4.78～21.11 mm、3.58～15.63 mm、3.61～8.33 mm和0.66～ 0.97；千粒重、含水率和密度范围分别为51.9～1 548.4 g、11.5%～14.4%和1.067～1.323 g·cm^-3；所测杂豆种子休止角和堆积角的范围分别为21.840～35.199°和22.579～33.530°；杂豆种子在PVC板上的静摩擦系数最小，除蚕豆外，其他种子与种子间的静摩擦系数和动摩擦系数均最大。5种杂豆种子中，蚕豆的抗挤压能力最大，绿豆的抗挤压能力最小；豌豆的刚度系数、弹性模量及剪切模量均最大，大豆均最小。杂豆种子物性参数的测量可为杂豆排种器的研发提供理论依据。     

基于平行四杆机构的摩擦系数自动测量系统

为快速、准确、方便地测量不同农业物料的静滑动摩擦系数,结合Arduino UNO单片机和蓝牙遥控技术,研制了一种基于平行四杆机构的手机蓝牙无线遥控的散粒摩擦系数自动测量装置。结果表明,与常规测量装置对比验证,该装置可以快速、便捷并准确地测量出不同农业物料相对于不同材质平面的静滑动摩擦角和摩擦系数,可为种子筛选、窝眼选、电力选、带选以及各种清选部件、种箱导种板倾角、排种器的型孔和型槽所处位置的角度等各种运输、贮运部件设计提供了必要的基础参数。     

基于堆积试验的玉米包衣种子离散元参数标定

为获得基于黏结颗粒模型（BPM）玉米包衣种子离散元仿真所需的精确接触参数，基于堆积试验对玉米包衣种子的仿真参数进行标定。对郑单958玉米包衣种子分类筛选后，通过激光扫描仪对轮廓较好的种子进行扫描，得到点云数据，并通过CATIA软件对点云数据进行处理，最终得到玉米种子仿真模型。设计Plackett-Burman试验，通过Isight软件的近似模型与DOE联合模块对试验结果进行分析，筛选出对堆积角影响显著的参数：玉米种子-玉米种子静摩擦系数、法向刚度与切向刚度。基于Isight软件RSM优化模块，根据Box-Behnken试验结果建立堆积角与显著性参数的二阶回归模型，得到参数的最佳组合：玉米种子-玉米种子静摩擦系数0.269、法向刚度2.54×10⁸ N·m^-3、切向刚度5.93×10⁷ N·m^-3。将标定参数仿真所得堆积角与真实试验值进行对比，二者相对误差为0.98%。上述结果表明，响应面分析可用于标定玉米包衣种子的离散元仿真参数，为玉米气力式排种器的结构设计与参数优化提供参考。     

两种胡萝卜种子物理特性的测定与分析

对新黑田五寸参和金红六号胡萝卜种子的三轴尺寸、千粒重、密度、含水率、静摩擦系数、恢复系数、剪切模量、休止角等基本物理参数进行了测定,并进行了统计分析与对比研究。结果表明:两种胡萝卜种子的物理特性有一定的差异性,主要是由品种的差异性造成的。本研究结果可为胡萝卜播种装置的设计提供基础数据。     

两种胡萝卜种子物理特性的测定与分析

对新黑田五寸参和金红六号胡萝卜种子的三轴尺寸、千粒重、密度、含水率、静摩擦系数、恢复系数、剪切模量、休止角等基本物理参数进行了测定,并进行了统计分析与对比研究。结果表明:两种胡萝卜种子的物理特性有一定的差异性,主要是由品种的差异性造成的。本研究结果可为胡萝卜播种装置的设计提供基础数据。     

太谷显性核不育基因用于抗生育种的效应

用定西２４号等９个核不育材料的不育株种子作母本，渭春１号等１１个品种和杂交Ｆ１种子作父本组成丰产抗旱群体，用综抗矮１号等５个核不育种子为母本，陇春９号等１７个品种和杂交Ｆ１种父本组建抗病矮秆丰产群体，经４￣５轮的自由交配，从旱群中选育出耐旱，丰产的品种旱６－７及几个耐旱品系，从抗病群体中选出Ｔ９１鉴８等品系，实践证明，得主谷显性核不育基因的材料组建轮回群体，进行抗改改良的效果显著。     

基于堆积试验的沙蓬种子离散元仿真参数标定

为了获得沙蓬种子仿真播种过程所需的参数,通过物理堆积试验与仿真堆积试验相结合的方法对沙蓬种子的离散元仿真参数进行标定。首先,对沙蓬种子相关物性参数进行了测定,建立其离散元模型,并利用物理堆积试验获得沙蓬种子的堆积角为45.995°。其次,采用Plackett-Burman试验进行仿真堆积试验,筛选出对堆积角影响显著的参数为：沙蓬种子之间恢复系数、沙蓬种子之间滚动摩擦系数、沙蓬种子与ABS板间静摩擦系数。然后,根据最陡爬坡试验确定显著参数的取值范围;设计二次正交旋转组合试验,建立堆积角相对误差与显著参数的二阶回归方程,得到离散元仿真最佳参数组合：沙蓬种子之间恢复系数为0.529、沙蓬种子之间滚动摩擦系数为0.057、沙蓬种子与ABS板间静摩擦系数为0.629。最后,将最佳参数组合的值进行仿真堆积试验验证,得到仿真试验堆积角为46.740°,与物理堆积试验相对误差为1.62%,表明最佳参数组合选取合理,可为沙蓬种子播种机械离散元仿真参数设置及优化设计提供参考依据。     

种子静滑动摩擦系数智能测定装置设计与试验

针对传统种子静滑动摩擦特性测定装置结构复杂、操作繁琐和读取误差较大问题,采用正切机构与Arduino单片机组合技术,设计了一种通过遥控控制能够实现角度自动测量与显示的种子摩擦特性智能测定系统。基于对称正切机构以及摩擦角测量理论,设计了种子静滑动摩擦系数智能测定装置、步进电机的控制系统与摩擦特性测量程序,通过调试系统修正系数提高了测量数据的精度。以玉米、小麦种子进行试验,与已有传统种子静滑动摩擦特性测定对比,结果表明,该装置所测数据与传统的试验数据一致,显著降低了试验工作量,可广泛用于不同种类种子静滑动摩擦特性测定。     

包衣棉种物性参数测定与离散元仿真参数标定

针对目前在EDEM(离散元法)中直接建立的棉种颗粒模型与实际棉种在外形上存在一定差异,且缺乏准确的包衣棉种仿真参数的问题,采用物理试验方法测定‘新陆中67号’棉种的基本物理力学参数,研究包衣对棉种与有机玻璃板间的接触参数(碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数)的影响,基于逆向工程技术建立棉种离散元颗粒模型,运用响应曲面分析法建立包衣棉种种间接触参数与休止角相对误差的二阶回归模型,结合物理试验和仿真试验对仿真参数进行标定,确定包衣棉种种间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数的最优参数组合,并利用棉花精密排种器排种试验对仿真参数进行验证。结果表明:‘新陆中67号’棉种的泊松比为0.27,剪切模量为14 MPa,包衣剂对棉种表面摩擦特性有一定影响,包衣棉种与有机玻璃之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.25、0.49和0.21,包衣棉种种间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.19、0.23和0.13,此最优参数组合下排种仿真试验与台架试验的合格率和漏播率相对误差均小于5%,包衣棉种离散元颗粒模型和仿真参数可用于离散元仿真模拟试验。     

三七种子的物理机械特性试验

测定了不同含水率的三七种子的三轴尺寸、密度、内摩擦角、休止角以及与不同材料间的静、动滑动摩擦角和漂浮速度。结果表明:三七种子长、宽、高范围分别为5.2~7.2 mm、4.8~6.8 mm和4.0~6.0 mm;平均直径为5.62 mm,球度为90.86%,近似球体;三七种子的密度随含水率的下降逐渐减小,且与含水率呈线性相关;种子内摩擦角、休止角、滑动摩擦角皆随含水率下降呈先减小,再增大,后减小的趋势;种子平均漂浮速度为5.77~8.96m/s,平均漂浮速度与种子含水率呈正相关。     

大豆种子与排种器接触物理参数的测定与离散元仿真标定

研究大豆排种过程的离散元仿真参数设置。对大豆种子的本征参数、大豆种子与排种器的接触参数进行标定;测定大豆种子长、宽、高三轴尺寸,自然休止角,千粒重和密度的本征物理参数,测定大豆种子与排种盘、搅种轮和有机玻璃接触的最大静摩擦因数、碰撞恢复系数。以平均误差值为评价指标,应用离散元软件正交试验仿真标定。结果表明,离散元仿真标定的参数设置为:大豆种子三轴尺寸的长、宽、高分别为6.884、6.833、6.292mm,密度为1 272.15kg/m~3;大豆种子与排种盘、搅种轮和有机玻璃的最大静摩擦因数分别为0.449、0.408、0.474,碰撞恢复系数分别为0.561、0.518、0.472,离散元仿真的平均误差值为2.044%。     

南亚热带森林土壤种子库与地上植被的组成特征及其关系

该文通过在鼎湖山自然保护区设立的固定植物样带,研究地上植物组成数量特征和土壤种子库的关系.结果表明:①该植物样带共有木本植物93种,其中,乔木60种,灌木33种;草本植物30种,其中,蕨类植物12种.② 植物样带土壤种子库出现木本植物36种,其中,乔木11种,灌木25种.土壤种子库木本植物种子数量平均183粒/m[[sup]]2[[/sup]],其中,灌木平均数量为162粒/m[[sup]]2[[/sup]],乔木平均数量为21粒/m[[sup]]2[[/sup]],灌木在土壤种子库中的数量远远高于乔木;出现草本植物13种,其中蕨类植物3种,草本植物种子数量平均为215粒/m[[sup]]2[[/sup]]③土壤种子库与地上优势种相关性比较:草本灌木 乔木.土壤中,草本植物种子数量以先锋种为主;乔木中,演替中间种的种子数量占优;灌木中,演替先锋种种子数量占优.④地上植被和土壤种子库之间的关系通过将森林群落植物划分为不同的生活型进行比较,灌木的Sorensen系数（0.54）草本（0.32）乔木（0.28）．如果将地上植物按径级除去幼树,乔木的Sorensen系数为0.47从共有种百分比来看,乔木为91%,灌木为65％,草本植物为50%.      

壳斗科等树种种子射线造影技术研究

本文应用软x射线仪对壳斗科等20个树种种子进行衬比造影和直接造影技术的研究,找出各树种种子不同焦片距(300mm和200mm)、不同感光材料(x光胶片、普通胶片、相纸)的最适电压、电流和曝光时间,以及最适衬比剂、衬比浓度和衬比时间,供生产科研等种子检验部门参考。     

荔枝果壳摩擦系数测量试验研究

依据自行设计的农业物料摩擦系数自动测量装置,针对不同品种、取样方向荔枝果壳以及不同斜面倾角,测得荔枝果壳-橡胶板、果壳-尼龙板之间的摩擦系数．结果表明,荔枝果壳-橡胶板的静摩擦系数为0．8202～O．8683,滑动摩擦系数为0．8184～O．8738;果壳-尼龙板之间的滑动摩擦系数为0．407～0．474;荔枝品种和取样方向对果壳静摩擦系数存在一定影响,对滑动摩擦系数影响不大．因此,在建模的时候可近似将荔枝果壳当成各向同性材料,这些为荔枝收获、加工、储运等设备的设计提供了参数依据．     

野生大豆蛋白含量和性状间相关及通径分析

以东北和华北春大豆产区的11个野生大豆为材料,分析了蛋白含量与植株形态性状、荚部和籽粒性状等21个性状的相关,结果可以看出一个明显趋势:野生大豆的野生性状越典型的进化程度越低的野生大豆,其蛋白含量越高,即植株高大、分枝多、叶小、荚小、荚直、荚多、粒小、粒多的野生大豆蛋白含量高。以7个和蛋白含量相关显著或接近显著的性状对其与蛋白含量进行了通径分析,结果表明,粒大小虽与蛋白含量负相关,但它的直接效应是正的,表明选大粒可能与选高蛋白不矛盾。指明栽培大豆与野生大豆杂交后代中,选择高蛋白材料,必须克服它与细茎、多分枝、小荚等不利连锁,加强蛋白含量的实际测定和直接选择,以选育结合栽培大豆直立、杆强不倒、主茎发达的特点和野生、半野生大豆的高蛋白含量特点的优良材料。