冷鲜波尔山羊肋骨弯曲破坏离散元参数标定

针对羊胴体自动化屠宰中分割等关键环节离散元仿真缺乏准确模型的问题,以冷鲜波尔山羊肋骨为研究对象,基于EDEM仿真软件开展羊肋骨弯曲破坏离散元仿真建模和各参数标定的研究。首先通过单轴压缩试验测量确定羊肋骨的基本本征参数,其中泊松比为0.34,剪切模量为4.52×10^(8) Pa,弹性模量为1.21×10^(9) Pa。基于碰撞、斜面法等摩擦方法及摩擦系数仪分别测定了羊肋骨的骨-骨、骨-钢的碰撞恢复系数、静摩擦系数及滚动摩擦系数。然后结合EDEM的Hertz-Mindlin with bonding(HMB)接触模型进行了羊肋骨弯曲破坏仿真模型构建。经最陡爬坡试验确定了羊肋骨离散元仿真模型的黏结参数范围,运用响应曲面法分析得出羊肋骨颗粒包括法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力与临界切向应力等4个黏结参数的最优值,分别为7.07×10^(13) N/m^(3)、6.22×10^(12) N/m^(3)、1.34×10^(8)Pa和1.87×10^(8) Pa。最后针对建立的羊肋骨弯曲破坏离散元仿真模型开展了5组不同外形尺寸对比试验验证,研究结果表明,仿真破坏力与实测破坏力的相对误差不大于6.49%,平均相对误差为4.19%,该文标定方法正确可行,仿真模型的标定参数准确可靠。本研究结果可为分析羊胴体分割刀具的作业机理进而优化分割刀具设计提供理论依据和方法参考。