大豆籽粒物理力学性质测试分析及建模方法研究

发布时间：2021-06-27 11:56

　　在使用离散元法对大豆的收获、运输和加工等过程进行仿真分析时,需要建立大豆籽粒的几何模型并确定其接触力学模型的参数。其中,接触力学模型的参数主要通过对大豆籽粒的物理力学性质进行测试得到。然而,现有对大豆籽粒的物理力学性质的测试方法和研究还不够系统和深入,在对大豆籽粒几何建模时,将其简化成椭球进行建模缺乏相关依据,且没有对相关模型的适用情况及范围进行讨论,本文针对这些问题进行深入研究,主要工作和结论如下。首先,本文选取3个品种的大豆籽粒为研究对象,通过培养得到5种含水率,对各含水率下的大豆籽粒的物理力学特性进行测试与分析,研究含水率对各物理力学性质的影响。研究发现,各含水率下,大豆籽粒的三轴尺寸服从正态分布;三轴尺寸间具有一定的比例关系,且随含水率的升高线性增加;其他物理力学性质的参数随含水率的变化也有不同的变化规律。其次,以4个品种的大豆籽粒为研究对象,用三维扫描仪得到大豆籽粒轮廓与和该大豆籽粒同尺寸的椭球进行外形和数值上的比较,对大豆籽粒形状进行研究。研究发现,大豆籽粒和椭球形的近似程度非常高,在进行几何建模时,可将大豆籽粒简化成椭球形进行建模,根据椭球的形状特点,建立3种单个大豆籽粒... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及存在的问题
        1.2.1 大豆籽粒物理力学性质的国内外研究现状
        1.2.2 大豆籽粒建模方法的国内外研究现状
        1.2.3 存在的问题
    1.3 本文的主要工作
第2章 大豆籽粒物理力学性质的测试与分析
    2.1 引言
    2.2 大豆籽粒物理性质的测试与分析
        2.2.1 大豆籽粒含水率的测试与分析
        2.2.2 大豆籽粒三轴尺寸的测试与分析
        2.2.3 大豆籽粒密度的测试与分析
    2.3 大豆籽粒力学性质的测试与分析
        2.3.1 大豆籽粒静摩擦系数的测试与分析
        2.3.2 大豆籽粒滚动摩擦系数的测试与分析
        2.3.3 大豆籽粒弹性模量和刚度系数的测试与分析
        2.3.4 大豆籽粒碰撞恢复系数的测试与分析
    2.4 小结
第3章 基于多球充填的大豆籽粒建模方法研究
    3.1 引言
    3.2 大豆籽粒形状的研究
        3.2.1 单粒大豆籽粒轮廓数据的获取
        3.2.2 单粒大豆籽粒与椭球在外形上的比较
        3.2.3 单粒大豆籽粒与椭球的数值比较
    3.3 大豆籽粒模型的建立
        3.3.1 单粒大豆籽粒充填建模方法
        3.3.2 单粒大豆籽粒3种几何模型的确定
        3.3.3 单粒大豆籽粒几何模型适用情况的讨论
        3.3.4 大豆籽粒群体的建模方法
    3.4 小结
第4章 大豆籽粒建模方法的验证及分析
    4.1 引言
    4.2 大豆籽粒堆积试验与离散元法仿真分析
        4.2.1 大豆籽粒堆积角的试验测试
        4.2.2 大豆籽粒仿真中参数的选取及标定
        4.2.3 大豆籽粒堆积过程的离散元法仿真分析
        4.2.4 仿真结果与试验结果对比及分析
    4.3 大豆籽粒自流筛分试验与离散元法仿真分析
        4.3.1 大豆籽粒自流筛分试验测试
        4.3.2 大豆籽粒自流筛分试验的离散元法仿真分析
        4.3.3 仿真结果与试验结果对比及分析
        4.3.4 建模方法的进一步验证
    4.4 参数灵敏度分析
        4.4.1 不同剪切模量对堆积角的影响
        4.4.2 不同静摩擦系数对堆积角的影响
        4.4.3 不同滚动摩擦系数对堆积角的影响
        4.4.4 不同碰撞恢复系数对堆积角的影响
    4.5 小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]大豆与仓壁材料摩擦系数的研究[J]. 冯家畅,程绪铎,严晓婕.  大豆科学. 2014(05)
[2]基于高速摄像的玉米种子滚动摩擦特性试验与仿真[J]. 崔涛,刘佳,杨丽,张东兴,张瑞,蓝薇.  农业工程学报. 2013(15)
[3]椭球形颗粒动力效应模型（DEM）构建方法的比较（英文）[J]. 陶贺,钟文琪,金保升.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2013(07)
[4]含水率对大豆静压机械特性的影响[J]. 高连兴,焦维鹏,杨德旭,邵志刚,赵学观,刘德军.  农业工程学报. 2012(15)
[5]大豆表观接触弹性模量的测定[J]. 程绪铎,黄之斌,夏俞芬.  粮食储藏. 2012(03)
[6]大豆弹性模量的测量与研究[J]. 刘志云,温吉华.  粮食储藏. 2010(03)
[7]玉米种子的机械损伤对其发芽率的影响[J]. 李心平,马福丽,高连兴.  农机化研究. 2009(03)
[8]A study of influence of gravity on bulk behaviour of particulate solid[J]. Yun-Chi Chung,Jin Yeam Ooi.  Particuology. 2008(06)
[9]大豆表观接触弹性模量的测定[J]. 刘传云,张强,毛志怀.  粮食与饲料工业. 2007(10)
[10]快速检测粮食含水率的方法[J]. 杨玉芬,佟玲,张本华.  农机化研究. 2006(04)

硕士论文
[1]大豆水分吸着等温线及夏季储藏的安全水分[D]. 周洲.南京财经大学 2012



本文编号：3252799