近日,实验中心在《Computers and Electronics in Agriculture》(中科院1区TOP,IF=7.7)发表题为 “Establishment and validation the DEM-MBD coupling model of flexible straw–Shajiang black soil–walking mechanism interactions” 的研究论文。该研究针对秸秆还田条件下农机行走机构在田间作业过程中与“土壤–柔性秸秆”复合介质相互作用机理不清、仿真精度不足的难题,提出了一种融合离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)的耦合建模方法,实现了对秸秆变形特性与土壤颗粒运动行为的高精度协同模拟,显著提升了复杂田间工况下农机–地表系统力学响应预测的可靠性。

研究团队通过试验标定获得沙江黑土与柔性秸秆的关键力学参数,构建了土壤离散元模型和柔性秸秆多体动力学模型,并建立行走“机构–秸秆–土壤”相互作用仿真系统。经室内与田间试验验证,模型仿真结果与实测数据吻合较好,能够较真实反映秸秆扰动及土壤受压变形规律。
本研究为秸秆还田条件下农机通过性分析和结构优化提供了可靠的仿真手段,对提升保护性耕作装备设计的科学性与精准性具有重要意义。
博士研究生谢东波为论文的第一作者,陈黎卿教授为通讯作者,安徽农业大学为第一单位。该研究得到国家自然科学基金(52175212)资助。