Calibración de parámetros para el modelo de corte de hojas y tallos de mostaza tuberosa ( L.) basado en el método de elementos discretos
Autores: Gu, Man; Shen, Haiyang; Luo, Weiwen; Ling, Jie; Wang, Bokai; Gu, Fengwei; Song, Shumin; Pan, Liang; Hu, Zhichao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
El corte de los tallos de las hojas es un paso crítico en la cosecha mecanizada de mostaza de tubérculo (L.). Este estudio se centra en la calibración de parámetros para el modelo de elementos discretos de los tallos de las hojas de mostaza para visualizar el proceso de corte y facilitar las simulaciones numéricas. Las propiedades materiales intrínsecas se midieron en función de pruebas mecánicas, y se utilizó el software de simulación EDEM2022 para calibrar los parámetros del modelo. Se empleó el modelo Hertz-Mindlin (sin deslizamiento) para simular el ángulo de apilamiento de los tallos de las hojas de mostaza, y los parámetros de contacto para el modelo de elementos discretos se determinaron utilizando una combinación de diseño factorial de dos niveles, ascenso más empinado y pruebas CCD (diseño compuesto central). Los resultados mostraron que el coeficiente de restitución, el coeficiente de fricción estática y el coeficiente de fricción de rodadura para los tallos de las hojas eran 0.45, 0.457 y 0.167, respectivamente, mientras que para las interacciones entre los tallos de las hojas y las partes de trabajo, estos valores fueron 0.45, 0.55 y 0.175, respectivamente. Con base en el modelo Hertz-Mindlin con modelo de unión, se calcularon los parámetros de unión primarios, y se aplicó una prueba BBD (diseño Box-Behnken) para la optimización. La comparación entre la simulación y los resultados experimentales mostró que el error relativo en la fuerza máxima de corte estaba dentro del 5%, lo que indica que el modelo calibrado puede servir como una referencia teórica confiable para el diseño y la optimización del equipo de cosecha y corte de mostaza de tubérculo.
Descripción
El corte de los tallos de las hojas es un paso crítico en la cosecha mecanizada de mostaza de tubérculo (L.). Este estudio se centra en la calibración de parámetros para el modelo de elementos discretos de los tallos de las hojas de mostaza para visualizar el proceso de corte y facilitar las simulaciones numéricas. Las propiedades materiales intrínsecas se midieron en función de pruebas mecánicas, y se utilizó el software de simulación EDEM2022 para calibrar los parámetros del modelo. Se empleó el modelo Hertz-Mindlin (sin deslizamiento) para simular el ángulo de apilamiento de los tallos de las hojas de mostaza, y los parámetros de contacto para el modelo de elementos discretos se determinaron utilizando una combinación de diseño factorial de dos niveles, ascenso más empinado y pruebas CCD (diseño compuesto central). Los resultados mostraron que el coeficiente de restitución, el coeficiente de fricción estática y el coeficiente de fricción de rodadura para los tallos de las hojas eran 0.45, 0.457 y 0.167, respectivamente, mientras que para las interacciones entre los tallos de las hojas y las partes de trabajo, estos valores fueron 0.45, 0.55 y 0.175, respectivamente. Con base en el modelo Hertz-Mindlin con modelo de unión, se calcularon los parámetros de unión primarios, y se aplicó una prueba BBD (diseño Box-Behnken) para la optimización. La comparación entre la simulación y los resultados experimentales mostró que el error relativo en la fuerza máxima de corte estaba dentro del 5%, lo que indica que el modelo calibrado puede servir como una referencia teórica confiable para el diseño y la optimización del equipo de cosecha y corte de mostaza de tubérculo.