近日，中国热科院农机所天然橡胶装备研究团队联合华中农业大学在农林科学期刊上发表最新研究成果。该团队针对热带地区砖红壤黏粒含量高导致的耕作阻力大、农机能耗高等难题，创新融合Hertz-Mindlin粘结模型与JKR内聚模型，首次系统标定了不同含水量（20.51%-28.04%）砖红壤的离散元模型参数。研究揭示了水分对土壤微观变形的影响机制：含水量每增加2%，土壤裂隙尺寸减小12%-15%，应力传递速率下降约10%；当含水量从20.51%升至28.04%时，土壤最大压缩载荷显著降低23%。

砖红壤试验样品制作

砖红壤离散元颗粒模型参数标定

　　通过Plackett-Burman实验设计与Box-Behnken响应面法优化关键参数（表面能、法向/切向粘结刚度等），团队建立的离散元模型在5种含水量下的模拟载荷与实验值平均误差仅4.17%（最高7.60%）。该模型可精准预测触土部件作业的阻力、土壤破碎能耗阈值及机具磨损速率。该参数体系攻克了传统离散元模型忽略水分动态变化的缺陷，为热带农机‘低耗高效’设计提供了离散元仿真基准。”

　　研究成果以《Calibration of DEM Parameters and Microscopic Deformation Characteristics During Compression Process of Lateritic Soil with Different Moisture Contents》为题发表于《Agriculture》。中国热科院农机所研究实习员季超为论文第一作者，邓怡国研究员为论文通讯作者。研究获海南省自然科学基金、国家天然橡胶产业技术体系及海南省国际科技合作研发等项目资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.3390/agriculture15141548