浅层圆锥贯入中干颗粒材料的阻力与尖端角度依赖性

与地球表面同机器和生物的相互作用及其工程应用相关，近年来对浅层深度下颗粒材料贯入阻力的兴趣日益增加。先前的研究提出了多种关于干颗粒材料贯入阻力的模型。本研究关注其中一个模型，该模型具有取决于休止角的系数，且贯入阻力与贯入体积成正比增加。在先前的研究中，该模型已在圆柱、圆锥和球体等多种几何形状下得到验证。然而，对于圆锥，该模型仅在尖端角度接近休止角的条件下得到验证。本研究在不同休止角的若干条件下，研究了圆锥尖端角度对贯入阻力的影响。本研究使用离散元方法进行圆锥贯入模拟。对于圆锥几何形状，使用了从尖锐到钝化的五个尖端角度（尖端角度分别为 15、30、45、60、75 度）。模拟结果表明，钝锥的贯入阻力远高于模型计算值。为了解决模型与模拟结果之间的差异，本研究通过假设在贯入颗粒材料的圆锥前方形成的停滞区表现为有效圆锥来修改模型。因此，与先前模型相比，所提出的模型能够更准确地计算更广泛尖端角度范围内圆锥的贯入阻力。