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一種用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法

文檔序號(hào):42327267發(fā)布日期:2025-07-01 19:47閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,所述步驟1的具體步驟如下:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,所述步驟2包括以下具體步驟:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,在所述步驟3中,試驗(yàn)過程中將葉片裁剪成5mm×15mm的長(zhǎng)方形樣品裝入圓筒內(nèi),并使得圓筒與萬能試驗(yàn)機(jī)固定連接,設(shè)置萬能試驗(yàn)機(jī)勻速向上提起圓筒,隨著圓筒的不斷提升,葉片從圓筒內(nèi)不斷流出,形成堆積角,其角度值采用canny邊緣檢測(cè)算法通過matlab軟圖像識(shí)別的方法進(jìn)行輪廓提取,輪廓曲線的擬合結(jié)果將準(zhǔn)確反映試驗(yàn)和仿真中的堆積角大小。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,在滾動(dòng)摩擦系數(shù)標(biāo)定過程中,首先確定葉片與邊界間的滾動(dòng)摩擦系數(shù),接下來進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)確定葉片與葉片間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)范圍,之后進(jìn)行單因素仿真試驗(yàn),每組仿真試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次,最后經(jīng)過線性擬合后得到仿真中葉片堆積角與滾動(dòng)摩擦系數(shù)間的線性關(guān)系,將實(shí)際試驗(yàn)中的測(cè)試值代入線性關(guān)系式中,即可得到葉片-葉片間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,在所述步驟5中,葉片粘接力學(xué)模型選用bonding模型,該模型中的粘接參數(shù)包括強(qiáng)度參數(shù)和剛度參數(shù);為了確保參數(shù)標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性,需要對(duì)參數(shù)標(biāo)定初始值的范圍進(jìn)行確定,bonding模型中的粘接鍵存在于相鄰兩個(gè)產(chǎn)生相互作用力的顆粒之間,該作用力能夠抵抗顆粒間的法向運(yùn)動(dòng)與切向運(yùn)動(dòng),使得兩顆粒在不受到其他外力的情況下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持一致,當(dāng)顆粒間的法向和切向應(yīng)力超過臨界應(yīng)力時(shí),粘接鍵將會(huì)發(fā)生斷裂:

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,在建立bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí),將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集占比70%、測(cè)試集占比15%以及驗(yàn)證集占比15%,并規(guī)定迭代次數(shù)為2000次,誤差學(xué)習(xí)率為0.01。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,所述bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層設(shè)定5個(gè)神經(jīng)元:?jiǎn)挝幻娣e法向剛度、單位面積切向剛度、臨界法向應(yīng)力、臨界切向應(yīng)力和貝塞爾曲線中t的倍數(shù),輸出層為葉片拉伸和剪切試驗(yàn)的結(jié)果:最大拉力和最大剪切力。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,所述bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選取的依據(jù)是隱含層首層的神經(jīng)元數(shù)量為2×輸入維數(shù)+1,中間各層的神經(jīng)元數(shù)量均為輸入的維數(shù),最后一層的神經(jīng)元數(shù)量不超過2×輸入維數(shù);

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,其特征在于,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù)優(yōu)化是以待標(biāo)定的粘接參數(shù)作為模型的輸入,以對(duì)應(yīng)的拉伸和剪切試驗(yàn)仿真中的最大拉力和最大剪切力作為輸出構(gòu)建兩者之間的映射關(guān)系,將經(jīng)過ga優(yōu)化后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)得到的輸出參數(shù)與實(shí)際葉片的最大拉力和最大剪切力的誤差平方和作為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)模型的輸入進(jìn)行尋優(yōu),尋優(yōu)結(jié)果作為粘接力學(xué)參數(shù)標(biāo)定結(jié)果。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于植物建模分析技術(shù)領(lǐng)域,提供了一種用于離散元仿真的小麥葉片力學(xué)參數(shù)確定方法,通過斜面法和跌落法測(cè)量葉片的靜摩擦系數(shù)和碰撞恢復(fù)系數(shù),利用葉片堆積角試驗(yàn)標(biāo)定滾動(dòng)摩擦系數(shù);進(jìn)行葉片拉伸和剪切過程的物理試驗(yàn);確定葉片粘接參數(shù)的初始標(biāo)定范圍;利用離散元軟件建立葉片拉伸和剪切試驗(yàn)的仿真模型;采用拉丁超立方采樣方法對(duì)待標(biāo)定粘接參數(shù)進(jìn)行采樣;以待標(biāo)定粘接參數(shù)作為輸入,最大拉力和剪切力作為輸出,建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并進(jìn)行優(yōu)化;基于遺傳算法對(duì)優(yōu)化后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到粘接力學(xué)參數(shù)測(cè)標(biāo)定結(jié)果。該方法為小麥葉片的建模提供了重要的數(shù)據(jù)支撐,也可應(yīng)用在其他物料的離散元仿真參數(shù)標(biāo)定的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員:趙瑾汶,于建群,于亞軍,梁留鎖,王揚(yáng),孫凱,孫永昌
受保護(hù)的技術(shù)使用者:吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/6/30
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