玉米根系离散元模型建立及仿真参数标定研究

为研究秸秆饲料收获机工作时玉米根土复合体受力变化情况，利用离散元法建立了整根玉米根系颗粒粘结模型。根据玉米根系物理特性，选取Hertz-Mindlin with Bonding颗粒接触模型；为准确获取离散元仿真参数，采用根系剪切试验与离散元仿真相结合的方法，对离散元参数进行标定。以根系峰值剪切力为响应值，采用Design Expert软件依次设计Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验与Box-Behnken试验，得到最优仿真参数，即颗粒间剪切模量为6.6MPa、粘结刚度为1.139×10⁶N/m³、极限应力为1.1885MPa。结果表明：仿真值与实际值相对误差为2.12%,仿真标定结果真实可信。最终，根据根系实际尺寸，采用颗粒快速填充方法建立整根玉米根系模型，旨在为后续秸秆饲料收获机械离散元仿真提供参考依据。