基于离散元法的大蒜调头过程分析方法与流程

本发明涉及大蒜调头分析技术领域，特别是涉及到一种基于离散元法的大蒜调头过程分析方法。

背景技术

大蒜既是我国重要的蔬菜作物和经济作物，也是医药工业、食品加工、饮料配制、化妆品制作及无公害生产方面的重要原料，也是出口创汇产品。全国大蒜种植面积1100多万亩，产量达1258万吨，约占全球产量的76%，新鲜大蒜年出口量约占全球贸易量的80%。大蒜播种需要鳞芽朝上是阻碍大蒜播种机械化的关键所在。

但由于大蒜调头过程的复杂性，到目前为止，国内外已报道的大蒜调头过程分析，大都采用统计分析方法或试验方法。试验方法和统计分析方法费时费力，所得结果一般也不具有普遍意义，还不能详细分析大蒜调头过程的机理。为此我们发明了一种新的基于离散元法的大蒜调头过程分析方法，解决了以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够较好分析大蒜调头过程的机理，并对大蒜调头装置的优化提供强有力的技术支持的基于离散元法的大蒜调头过程分析方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于离散元法的大蒜调头过程分析方法，基于离散元法的大蒜调头过程分析方法包括：步骤1，获取大蒜的物性参数，大蒜调头装置的材料特性参数和结构参数；步骤2，在三维软件中建立1:1的大蒜三维模型，根据所述大蒜的物性参数，建立大蒜的离散元模型；步骤3，根据所述大蒜调头装置的结构参数，建立大蒜调头装置的三维实体模型，并将所述大蒜调头装置的三维实体模型进行格式转换后，导入所述大蒜的离散元模型中，建立大蒜调头装置离散元仿真模型；步骤4，采用所述大蒜调头装置离散元仿真模型对大蒜进行调头，并在不同大蒜调头装置结构及工况下进行仿真，分析大蒜的运动状态以及受力情况，选取最优的大蒜调头装置结构及工况。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，所述物性参数具体包括：大蒜的密度、泊松比、弹性模量。

在步骤1中，所述大蒜调头装置的材料特性参数包括：大蒜调头装置的不同材料的密度、泊松比、弹性模量密度。

在步骤1中，所述大蒜调头装置的结构参数包括大蒜调头装置的设计尺寸与形状。

在步骤2中，所述大蒜三维模型是利用三维制图软件设计的实体模型。

在步骤3中，所述大蒜调头装置的三维实体模型是利用三维制图软件设计的实体模型。

在步骤4中，所述不同大蒜调头装置结构是调头装置上安装不同结构的接种鸭嘴，以对不同结构的鸭嘴进行仿真；所述不同工况，包括接种鸭嘴不同打开速度、接种鸭嘴不同角度、插播鸭嘴不同的转速。

在步骤4中，所述大蒜的运动状态包括大蒜在调头装置中的静止，下落、碰撞、旋转以及其质心运动轨迹；所述大蒜的受力情况包括大蒜所受重力、摩擦力、支持力。

本发明中的基于离散元法的大蒜调头过程分析方法，适合于大蒜调头过程分析和大蒜调头装置优化时采用，在设计阶段通过修改大蒜调头装置的三维模型、大蒜籽粒模型、接触作用的力学模型、离散元计算参数，能分析不同品种大蒜、不同原理、不同工况、不同结构和尺寸调头装置的性能，由此实现大蒜调头装置结构方案和尺寸参数的优化；通过大蒜调头装置的三维模型，能进行大蒜调头过程的动态仿真，由此分析大蒜调头装置的工作机理或工作过程，还可以发明新原理和新结构的大蒜调头装置，这是现有大蒜调头装置的研究和设计方法不能做到的。该基于离散元法的大蒜调头过程分析方法可以分析试验方法或统计分析方法不能较好分析的复杂运动；同时，避免了反复制作样机，节省了财力、物力，缩短了研究周期，提高了研究效率，对促进大蒜行业技术进步有着显著的意义。

附图说明

图1为本发明的基于离散元法的大蒜调头过程分析方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中大蒜三维实体模型图；

图3为本发明的一具体实施例中大蒜离散元模型图；

图4为本发明的一具体实施例中大蒜调头装置导入大蒜离散元模型后的三维模型图；

图5为本发明的一具体实施例中大蒜调头装置仿真图；

图6为本发明的一具体实施例中大蒜运动轨迹图；

图7为本发明的一具体实施例中大蒜受力图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于离散元法的大蒜调头过程分析方法的流程图。

步骤101，获取大蒜的物性参数，大蒜调头装置的材料特性参数和结构参数。物性参数具体包括，大蒜的密度、泊松比、弹性模量等。所述大蒜调头装置材料特性参数包括，大蒜调头装置的不同材料的密度、泊松比、弹性模量密度；所述大蒜调头装置的结构参数包括大蒜调头装置的设计尺寸与形状。

步骤102，在三维软件中建立1:1的大蒜三维模型，从而根据所述大蒜的物性参数，建立大蒜的离散元模型。大蒜三维模型是利用pro/e等三维制图软件设计的实体模型。

步骤103，根据所述大蒜调头装置的结构参数，建立大蒜调头装置的三维实体模型，并将大蒜调头装置的三维实体模型装换成iges或xt等格式，导入所述大蒜的离散元软件模型中，建立大蒜调头装置离散元仿真模型。大蒜调头装置三维模型图是利用pro/e等三维制图软件设计的实体模型。

步骤104，采用所述大蒜调头装置离散元仿真模型对大蒜进行调头，并在不同调头装置结构及工况下进行仿真，分析大蒜的运动状态以及受力情况，选取最优的调头装置结构及工况。所述不同大蒜调头装置结构是调头装置上可以安装不同结构的接种鸭嘴，以对不同结构的鸭嘴进行仿真；所述不同工况，包括接种鸭嘴不同打开速度、接种鸭嘴不同角度、插播鸭嘴不同的转速等；所述大蒜运动状态，包括大蒜在调头装置中的静止，下落、碰撞、旋转以及其质心运动轨迹；所述大蒜受力情况，包括大蒜所受重力、摩擦力、支持力等,如图7所示。

如图2所示，根据所述大蒜的物理力学参数，利用edem颗粒工厂构建大蒜的离散元模型。

根据所述大蒜调头装置的结构参数，利用三维建模软件建立大蒜调头装置的三维实体模型，并将大蒜调头装置的三维实体模型装换成iges或xt等格式，导入所述大蒜的离散元模型中，并输入大蒜调头装置的材料特性参数，建立大蒜调头装置离散元仿真模型，如图3所示。利用edem对所述大蒜调头装置模型进行仿真计算，其仿真过程如图4所示，其中，图4中，1为插播支架、2为插播鸭嘴、3为中间传动轴、4为六角传动轴、5为行星齿轮托架、6为接种鸭嘴、7为接蒜支架、8为颗粒工厂。仿真结束后在edem的后处理模块中导出大蒜的运动轨迹，受力状态等，分别如图5、图6所示。

在应用本发明的一具体实施例中，基于离散元法的大蒜调头过程分析方法包括以下步骤：

对大蒜进行物理力学特性试验，获取大蒜的物理力学参数和大蒜调头装置的材料特性参数；所述大蒜的物理力学参数包括：大蒜密度（1080kg/m³）、大蒜弹性模量（23mpa）、大蒜泊松比（0.23）；所述大蒜调头装置的材料特性参数包括：有机玻璃密度（1180kg/m³）、有机玻璃弹性模量、有机玻璃泊松比0.25；另外大蒜与调头装置之间的碰撞恢复系数0.432、静摩擦因数0.466、动摩擦因数0.214。

根据大蒜的物理力学参数，建立大蒜的离散元模型；

根据所述调头装置的结构参数，建立大蒜调头装置的三维实体模型；

将所述大蒜调头装置的三维实体模型转化为iges后，导入所述大蒜的离散元模型中，建立大蒜调头离散元仿真模型；采用上述仿真模型进行大蒜调头的仿真计算，仿真结束后，在edem后处理中进行大蒜的运动以及受力状态等分析。

本发明的基于离散元法的大蒜调头过程分析方法，利用离散元计算机仿真技术可对大蒜调头过程进行分析，可获取大蒜运动过程的关键数据，且工艺简单，可重复进行，费用低，周期短，对促进行业技术进步有着显著意义。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。