聶晨旭,楊明金*,李守太,楊玲,趙立軍,2,陳小兵

西南區(qū)坡耕地紫色土離散元模型參數(shù)標定

聶晨旭1,楊明金1*,李守太1,楊玲1,趙立軍1,2,陳小兵3

1. 西南大學工程技術(shù)學院, 重慶 400715 2. 重慶文理學院智能制造工程學院, 重慶 402160 3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所, 江蘇 南京 210014

土壤離散元模型是離散元法研究土壤與觸土部件相互作用的基礎(chǔ)。為了獲得西南區(qū)坡耕地紫色土離散元模型，本文基于堆積試驗，采用EDEM2020軟件中的Hertz-Mindlin with JKR接觸模型，以休止角為響應值，結(jié)合土壤本征參數(shù)實測試驗，對模型參數(shù)進行標定。實測參數(shù)包括土壤密度、含水率、休止角、粒徑分布、顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)、顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)，利用Origin2021b軟件圖像數(shù)字化工具處理圖像，得到實際休止角為34.11°，變異系數(shù)為0.452%。利用Design-Expert11軟件設(shè)計了Plackett-Burman試驗，對影響擬合休止角的9個參數(shù)進行篩選，得到4個影響顯著參數(shù)，即顆粒表面能、顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)、顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)、顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)。設(shè)計最陡爬坡試驗進一步縮小模型參數(shù)取值范圍，設(shè)計Box-Behnken試驗，對模型進行分析優(yōu)化，得到4個參數(shù)最優(yōu)組合，即顆粒表面能0.134 J/m2，顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)0.231，顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)1.045，顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)0.228。結(jié)果表明，仿真休止角與實際休止角相對誤差為2.07%，一致性較好，可為紫色土離散元仿真研究提供參考。

耕地; 土壤; 離散元模型

西南區(qū)包括重慶、四川、貴州、云南等，地形以丘陵山地為主。西南區(qū)的坡耕地總面積為991.5萬hm2，占全國坡耕地面積的41.4%，是我國坡耕地最集中的地區(qū)[1-4]。紫色土是西南區(qū)的主要農(nóng)耕地土壤類型，是多種農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和林木產(chǎn)品的生產(chǎn)溫床[5]。目前西南區(qū)丘陵山地機械化水平相對偏低，除了地形復雜多樣使中大型農(nóng)業(yè)機械設(shè)備難以運用之外[6-9]，紫色土的黏性也會導致耕作機具作業(yè)效率降低，農(nóng)作物機械化采收難度增加。針對土壤和觸土部件相互作用問題，常用數(shù)值分析方法研究，即根據(jù)實際情況對土壤和觸土部件的相互作用過程進行仿真分析，這就要求必須有精確的土壤模型。

由于塑性理論、有限元理論等在散粒體動力學上的應用效果并不理想[10]，Cundall PA等[11]提出的離散元法逐漸成為散粒體研究領(lǐng)域的主流[12,13]。于建群等[14]建立了開溝器和土壤的二維離散元模型，并分析了不同情況下開溝器的工作阻力；李艷潔等[15]利用TRUBAL離散元程序[16]模擬了圓錐指數(shù)儀貫入沙土的試驗，并進行了數(shù)值研究。但早期相關(guān)研究存在物料離散元模型不能很好地反映實際的問題，從而導致試驗誤差較大。因此建立合適的散粒物料模型逐漸成為研究熱點。顆粒接觸模型的選擇和仿真參數(shù)的設(shè)置是影響離散元仿真置信度的兩個最重要的因素。接觸模型需要根據(jù)實際情況和經(jīng)驗選擇，仿真參數(shù)則分為本征參數(shù)和接觸參數(shù)，物料的本征參數(shù)測量比較方便，而大多數(shù)接觸參數(shù)測量比較困難。因此，許多學者采用逆向標定的方法來獲得這些參數(shù)的具體數(shù)值。其思路是不斷試錯、調(diào)整，直至仿真模型與實際模型的宏觀力學表現(xiàn)相符，如休止角、孔隙率等，該過程即仿真虛擬參數(shù)標定試驗[17]。邢潔潔等[18]自主設(shè)計了試驗裝置來測量部分接觸參數(shù)的取值范圍，并以休止角為響應值對海南熱區(qū)磚紅壤接觸參數(shù)進行了標定；Hoshishima C等[19]提出了一種非球形黏聚顆粒的仿真參數(shù)標定程序，并利用該方法獲得了多種材料的仿真參數(shù)，證明了其廣泛適用性；王黎明等[20]提出了兩側(cè)擬合直線傾角平均值法作為堆積角的測量方法，并對不同含水率的豬糞接觸參數(shù)進行了標定；丁文波等[21]在EDEM軟件中建立了仿青稞種子幾何結(jié)構(gòu)的顆粒三維模型，并對青稞種子接觸參數(shù)進行了標定。

本文以標定西南區(qū)坡耕地紫色土模型參數(shù)為目的，實際測量紫色土部分本征參數(shù)和接觸參數(shù)，使用Plackett-Burman試驗、最陡爬坡試驗和Box-Burman試驗方法，以休止角為響應值，篩選出對休止角影響顯著的仿真參數(shù)，分析其交互作用，確定其最佳取值，最后將最佳參數(shù)條件下的仿真休止角和堆積效果與實際土壤進行對比驗證，為后續(xù)西南區(qū)紫色土與耕作部件相互作用研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

土壤樣品采自西南大學試驗田（北緯29°48′49″，東經(jīng)106°24′36″），為丘陵山區(qū)典型紫色土。試驗儀器包括FBS-760A鹵素水分測定儀（生產(chǎn)商：廈門弗布斯檢測設(shè)備有限公司）、標準環(huán)刀（生產(chǎn)商：南京俱全土木工程儀器有限公司；規(guī)格：?61.8×20 mm）、LQ-C20002電子天平（生產(chǎn)商：昆山優(yōu)科維特電子科技有限公司；量程：2000 g；精度：0.01 g）、標準檢驗篩GB/T6003.1-2012（生產(chǎn)商：紹興市上虞華豐五金儀器有限公司；篩網(wǎng)由上至下孔徑規(guī)格為2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm、0.1 mm、0.05 mm）、定制漏斗（出口直徑?25 mm）、食品保鮮膜、裁土刀、漏斗三腳架等。

1.2 試驗方法

1.2.1 本征參數(shù)和部分接觸參數(shù)測定（1）測定土壤含水率和密度。用環(huán)刀和裁土刀取土，挑揀出植物殘根、石塊等雜質(zhì)，用食品保鮮膜保存土樣，用鹵素水分測定儀測定含水率，用電子天平測定密度。

（2）測定土壤粒徑分布。采用篩分法測定土壤粒徑分布，取土樣1000 g，挑揀出植物殘根、石塊等雜質(zhì)，通過標準檢驗篩逐步篩分，用電子天平測定各粒級的土壤質(zhì)量，并計算百分比。

（3）測定休止角。顆粒物料堆載于水平面上形成錐體，其母線與水平面的交角即為休止角。休止角大小受顆粒間靜摩擦系數(shù)、滾動摩擦系數(shù)、粒徑分布等影響，能很好表征顆粒物料物理性質(zhì)[22-26]。

采用定制漏斗、三腳架和45鋼板做自然堆積試驗，如圖1所示。將土壤倒入漏斗內(nèi)，使土壤自然落下堆積成錐體，用相機記錄休止角。

圖 1 休止角測定

圖 2 圖像數(shù)字化工具

為減小人工測量誤差，利用Origin2021b軟件中的圖像數(shù)字化工具提取錐體母線邊界像素點進行線性擬合，6次重復，通過直線斜率計算休止角，如圖2所示。

其中，為顆粒重力，1為板上重力切向分量，2為板上重力法向分量，為支持力，為摩擦力，為斜板傾斜角，為顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)。

圖 3 靜摩擦系數(shù)測量試驗

土壤顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)測量采用樣本土壤制成斜板（土粒板），如圖3b所示。緩慢抬升斜板，直到所有土壤顆粒都滑落為止，用相機記錄剛開始有顆?；鋾r和顆粒完全滑落時的傾斜角度，重復20次試驗，由（2）式計算靜摩擦系數(shù)。

1.2.2 仿真設(shè)置和預試驗（1）選取顆粒接觸模型。在EDEM軟件中，常用的顆粒接觸模型有Hertz-Mindlin（no slip）模型、Hertz-Mindlin with bonding模型、Hertz-Mindlin with JKR模型、Linear Cohesion模型等，需要根據(jù)不同工況選擇不同的接觸模型[27]。Hertz-Mindlin（no slip）模型為基礎(chǔ)的顆粒模型，適用于常規(guī)顆粒；Hertz-Mindlin with bonding模型適用于顆粒板結(jié)成塊，模擬其斷裂或破碎等問題；Linear Cohesion模型為傳統(tǒng)的顆粒黏結(jié)模型，與Hertz-Mindlin with JKR模型的不同點是，該模型的黏結(jié)力只存在于法向，而JKR模型在顆粒法向和切向上均存在黏結(jié)力[28]。

Hertz-Mindlin with JKR模型適用于藥粉、顆粒農(nóng)作物、礦石、泥土等顆粒物料，特別是顆粒間因靜電力、含水等原因發(fā)生黏結(jié)和團聚等情況，西南區(qū)氣候濕潤，坡耕地紫色土易黏結(jié)成塊，故本文選取Hertz-Mindlin with JKR模型作為顆粒間的接觸模型。

（2）設(shè)置仿真參數(shù)。考慮到黏濕土壤實質(zhì)為大量細球顆粒黏結(jié)成不規(guī)則形狀，故在EDEM軟件中選擇單顆粒模型，利用含濕顆粒間的黏結(jié)力讓其自行黏結(jié)，而不再預先設(shè)定多顆粒不規(guī)則體。顆粒物理半徑設(shè)定為2 mm，顆粒粒徑分布參考實際粒徑分布進行設(shè)定。

箱體材料為45鋼。顆粒工廠位置設(shè)定在箱體中心，工廠類型為動態(tài)顆粒工廠，顆粒工廠虛擬平面位置與實際試驗中漏斗出口位置一致，仿真時間為5s，整體裝置如圖4所示。

圖4 仿真試驗裝置

（3）預試驗。需要標定的參數(shù)包括顆粒表面能、顆粒泊松比、顆粒剪切模量、顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)、顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)、顆粒-顆?；謴拖禂?shù)、顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)、顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)、顆粒-45鋼恢復系數(shù)，共9個。在EDEM2020中使用前述參數(shù)設(shè)置進行預試驗，結(jié)合前述實測靜摩擦系數(shù)試驗，得到各參數(shù)取值范圍，使堆積過程和結(jié)果符合實際效果。

1.2.3 試驗設(shè)計（1）Plackett-Burman試驗。根據(jù)實測試驗和預試驗進行Plackett-Burman試驗，目的是找出諸多因子中對評價指標影響較為顯著的因子。對前述9個因子進行考察，以休止角為評價指標，每個因子設(shè)定高（+1）、低（-1）兩個水平，利用Design-Expert11軟件設(shè)計試驗（表1）。

表 1 Plackett-Burman試驗設(shè)計因子水平表

（2）最陡爬坡試驗。根據(jù)Plackett-Burman試驗結(jié)果進行最陡爬坡試驗，目的是進一步縮小已選出的影響顯著因子的取值范圍。根據(jù)因子正負效應確定爬坡方向，通過所得休止角的大小找到與實際休止角最接近一組，作為Box-Behnken試驗中心水平。

（3）Box-Behnken試驗。根據(jù)最陡爬坡試驗結(jié)果進行Box-Behnken試驗，目的是找到各因子與評價指標之間的擬合模型。以（顆粒表面能）、（顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)）、（顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)）、（顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)）為因子，休止角為評價指標，利用Design-Expert11軟件設(shè)計試驗，因子水平見表2。

表 2 Box-Behnken試驗設(shè)計因子水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤本征參數(shù)測定結(jié)果

通過實驗，測得土壤含水率為10.54%，土壤密度為1650 kg/m3，休止角平均值為34.11°，變異系數(shù)為0.452%，顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)范圍為0.7～1.2，顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)范圍為0.5～1。土壤粒徑分布和土壤質(zhì)地成分結(jié)果見表3、表4。根據(jù)測定結(jié)果，試驗用土壤為壤質(zhì)砂土[29]。

表 3 顆粒粒徑分布

表 4 土壤質(zhì)地成分

2.2 各因子初步取值范圍

根據(jù)預試驗和實測實驗，并結(jié)合其他文獻[30]中數(shù)據(jù)，確定各因子初步取值范圍，見表5。

表 5 因子初步取值范圍

2.3 Plackett-Burman試驗結(jié)果與分析

根據(jù)Plackett-Burman因子水平表進行試驗設(shè)計，測試結(jié)果見表6，利用Design Expert11軟件對結(jié)果進行方差分析和回歸分析，分析結(jié)果見表7。

表 6 Plackett-Burman試驗結(jié)果

對表6中的數(shù)據(jù)進行分析，得到各因子關(guān)于休止角的多元一次回歸方程為：

其中，為休止角，單位為°。

表 7 Plackett-Burman試驗統(tǒng)計分析

注：“**”表示影響極顯著（<0.01），“*”表示影響顯著（<0.05）。下同。

Note: "**" means extremely significant influence (<0.01), "*" means significant influence (<0.05). The same as follows.

由表7可知，模型的值>1，值<0.01，表明模型差異性極顯著，模型設(shè)計合理。（顆粒表面能）、（顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)）表現(xiàn)為極顯著（值<0.01），（顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)）、（顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)）表現(xiàn)為顯著（值<0.05），說明休止角大小主要被這4個因子影響。（顆粒泊松比）、（顆粒剪切模量）、（顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)）、（顆粒-顆?；謴拖禂?shù)）、（顆粒-45鋼恢復系數(shù)）均表現(xiàn)為不顯著（值>0.05），說明休止角大小幾乎不被這5個因子影響。模型的決定系數(shù)2=99.87%，調(diào)整決定系數(shù)adj2=99.28%，說明該模型能解釋99.28%因子變化，擬合度較好。模型信噪比（Adeq Precision）=38.8927>4，說明模型信號充足，能很好地實現(xiàn)指導預測作用。

由于（顆粒泊松比）、（顆粒剪切模量）、（顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)）、（顆粒-顆?；謴拖禂?shù)）、（顆粒-45鋼恢復系數(shù)）均表現(xiàn)為不顯著，故取其取值范圍的中間值進行下一步試驗，即（顆粒泊松比）=0.33，（顆粒剪切模量）=5×107Pa，（顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)）=0.75，（顆粒-顆?；謴拖禂?shù)）=0.3，（顆粒-45鋼恢復系數(shù)）=0.3。下一步對（顆粒表面能）、（顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)）、（顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)）、（顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)）4個因子進行最陡爬坡試驗，考察其最優(yōu)水平范圍。

2.4 最陡爬坡試驗結(jié)果及分析

根據(jù)Plackett-Burman試驗設(shè)計得出的4個影響顯著因子及其正負效應設(shè)計最陡爬坡試驗，測試結(jié)果見表8。由表8可知，隨著（顆粒表面能）、（顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)）、（顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)）的增加和（顆粒-顆粒45鋼靜摩擦系數(shù)）的減少，休止角逐漸增加。第3組試驗休止角為38.1134°，比其他組更接近目標休止角34.11°，說明該組各因子數(shù)值比較接近最優(yōu)取值區(qū)間，故選擇第3組為Box-Behnken試驗設(shè)計中心點。

表 8 最陡爬坡試驗設(shè)計及結(jié)果

2.5 Box-Behnken試驗結(jié)果及分析

根據(jù)Box-Behnken因子水平表進行試驗設(shè)計，試驗結(jié)果見表9。對結(jié)果進行方差分析和回歸分析，分析結(jié)果見表10。

表 9 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果

表 10 Box-Behnken試驗統(tǒng)計分析

（1）回歸分析與方差分析。對表9中的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到各因子關(guān)于休止角的多元二次回歸方程：=38.73+4.54+5.23+0.3026-0.3206-2.22+1.08+0.56-0.0779-1.93-1.97-0.67092-1.732-0.39462-0.99782(4)

由表10可知，模型的值>1，值<0.0001，表明模型差異性極顯著，模型設(shè)計合理。失擬項>0.05，說明模型擬合度較好，各因子之間交互性好。（顆粒表面能）、（顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)）表現(xiàn)為極顯著（值<0.01），、、、2表現(xiàn)為顯著（值<0.05），其他參數(shù)表現(xiàn)為不顯著。模型決定系數(shù)2=94.86%，調(diào)整決定系數(shù)adj2=89.71%，說明該模型能解釋89.71%因子變化，模型擬合度較好。模型信噪比（Adeq Precosion）=17.0314>4，說明模型信號充足，能很好指導預測。

圖5為模型的殘差正態(tài)分布概率圖，圖中各點分布在直線附近，說明殘差呈正態(tài)分布。圖6為實際值與預測值的關(guān)系圖，二者相似度很高，說明此模型對實際情況的擬合能力很好。圖7殘差與預測值的關(guān)系圖，圖中各點在空間內(nèi)隨機分布，表明模型適應性好。

（2）因子交互作用分析。通過Design-Expert軟件導出響應面和對應等高線如圖8所示，通過響應面圖和等高線圖分析各因子交互作用及其強弱。

圖 6 休止角實際值與預測值

圖 7 殘差預測圖

圖 8 因子交互作用對休止角影響的響應面圖

由各響應面圖可以看出，當其他因子保持不變，增加時，休止角呈明顯的增加趨勢；當其他因子保持不變，增加時，休止角也呈明顯的增加趨勢；而當其他因子保持不變，或增加時，休止角未見明顯增加或減少。這與Plackett-Burman試驗結(jié)果相符合。

由圖8a可知，隨著和的增加，響應面先快速增高再緩慢增高，等高線圖趨于橢圓形，曲率半徑較大，說明二者的交互作用對休止角的影響較為顯著。由圖8e可知，隨著和的增加，響應面逐漸增高且呈凸型，等高線圖趨于橢圓，說明二者的交互作用對休止角的影響較顯著。由圖8f可知，隨著和的增加，響應面先緩慢增高后快速降低且整體呈凸型，等高線圖趨于橢圓，說明二者的交互作用對休止角的影響較顯著。由圖8b、圖8c、圖8d可知，隨著和、和、和這三組因子的增加，響應面未見明顯凸型，等高線趨于圓形，說明各組的交互作用對休止角的影響均不顯著。

3）響應面優(yōu)化結(jié)果及驗證。為了使仿真休止角接近實際休止角34.11°，在Design-expert軟件中進行參數(shù)優(yōu)化，以休止角（）為評價指標，目標及約束條件為：

在Design-expert導出的結(jié)果中選優(yōu)，根據(jù)預試驗，考慮到表面能偏大會使堆積體母線出現(xiàn)凸型彎曲，與實際堆積體不符，因而從優(yōu)化結(jié)果中選擇的最佳參數(shù)組為：顆粒表面能0.134 J/m2，顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)0.231，顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)1.045，顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)0.228。在該組參數(shù)條件下進行多次仿真堆積試驗，以驗證是否與實際目標休止角相符。

進行4次仿真試驗，得休止角平均值為34.8159°，變異系數(shù)為3.25%，與目標休止角的相對誤差為2.07%，仿真土壤與其中一次實際土壤的堆積效果對比如圖9所示。說明仿真土壤與實際土壤的堆積性狀一致性較好，模型有效。

圖 9 堆積試驗結(jié)果

3 結(jié)論

（1）試驗紫色土為壤質(zhì)砂土，土壤顆粒中粗礫占25.85%，砂粒占73.24%，粉粒和黏粒占0.91%，土壤密度為1650 kg/m3，含水率為10.54%。土壤休止角平均值為34.11°，變異系數(shù)為0.452%。顆粒-顆粒靜摩擦系數(shù)范圍為0.5～1，顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)范圍為0.7～1.2；

（2）Plackett-Burman試驗結(jié)果表明，顆粒表面能、顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)對休止角有較顯著影響，顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)、顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)對休止角有一定影響。其他參數(shù)對休止角無顯著影響。最陡爬坡試驗得到的中心組參數(shù)取值為顆粒表面能0.25 J/m2，顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)0.175，顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)0.95，顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)0.175；

（3）Box-Behnken試驗結(jié)果表明，在模型的一次項中，顆粒表面能、顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)對休止角有較顯著的影響；在模型的二次項中，顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)、顆粒表面能和顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)交互項、顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)和顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)交互項、顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)和顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)交互項對休止角有一定的影響。其他項對休止角無顯著影響。對于目標休止角34.11°，最優(yōu)最佳參數(shù)組為：顆粒表面能0.134 J/m2，顆粒-顆粒滾動摩擦系數(shù)0.231，顆粒-45鋼靜摩擦系數(shù)1.045，顆粒-45鋼滾動摩擦系數(shù)0.228，其他影響不顯著的因子均取中間值，此時仿真休止角與實際休止角相對誤差為2.07%，說明標定的紫色土離散元模型準確可靠。

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Parameter Calibration of Discrete Element Model for Purple Soil on Sloping Farmland in Southwest China

NIE Chen-xu1, YANG Ming-jin1, LI Shou-tai1, YANG Ling1, ZHAO Li-jun1,2,CHEN Xiao-bing3

1.4007152.4021603210014

Soil model is the basis of studying the interaction between soil and soil-touching parts by using discrete element method. To obtain the soil model for discrete element simulation of purple soil on sloping farmland in Southwest China, this study constructed a simulation parameter calibration experiment based on stacking test in combination with some measured test of soil intrinsic parameters. The calibration experiment took repose angle as the response value and Hertz-Mindlin with JKR embedded in EDEM 2020 as contact model. The density, moisture content, repose angle, particle size distribution of soil, the particle-45 steel static friction coefficient and the particle-particle static friction coefficient were measured. The average repose angle of the actual soil was 34.11° and the coefficient of variation was 0.452%. Using Plackett-Burman Design experiment to screen the key factors affecting the repose angle of purple soil, including particle surface energy, particle-particle rolling friction coefficient, particle-45 steel static friction coefficient and particle-45 steel rolling static friction coefficient. The deepest ascent experiment was designed to narrow down their range of values. Box-Behnken Design experiment was used to analyze and optimize the model, and the optimal values of four significant factors were obtained: particle surface energy 0.134 J/m2, particle-particle rolling friction coefficient 0.231, particle-45 steel static friction coefficient 1.045, particle-45 steel rolling friction coefficient 0.228. The verification test showed that the relative error between the simulated repose angle and the measured repose angle was 2.07%, which indicated that the parameters obtained by calibration test was accurate and reliable, which can be used as a reference for the future study of discrete element simulation of purple soil.

Farmland; soil; discrete element model

S152.9

A

1000-2324(2022)03-0454-10

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.03.018

2022-03-21

2022-04-11

國家重點研發(fā)計劃子課題(2017YFD0701101-3);重慶市科技局技術(shù)創(chuàng)新與應用發(fā)展項目(cstc2019jscx-gksbX0108)

聶晨旭(1998-),男,碩士研究生,專業(yè)方向:耕作力學. Email:niechenxu430@126.com

Author for correspondence.Email:ymingjin@swu.edu.cn