Актуальность. Повышение эффективности лесовосстановления является стратегической задачей лесного комплекса, особенно в контексте реализации климатических и экологических проектов [1]. Качество механизированной посадки, как ключевого этапа технологии, напрямую определяет приживаемость культур и экономическую отдачу мероприятий [2]. Посадочный материал (сеянцы, саженцы) представляет собой сложный живой биологический объект, высокочувствительный к механическим повреждениям камбия, корневой шейки и проводящих тканей в процессе его захвата, транспортировки и высадки рабочими органами машины [3,4]. В этой связи критически важной становится задача перехода от эмпирического проектирования лесопосадочной техники к методам, основанным на глубоком понимании и точном прогнозировании силового взаимодействия в системе «машина – растение».Ленточные механизмы подачи, основанные на фрикционном удержании стебля между двумя синхронно движущимися резиновыми лентами, являются распространенным решением благодаря надежности и возможности обеспечения непрерывного потока посадочного материала [5]. Однако проектирование и настройка таких систем сталкиваются с фундаментальным технологическим противоречием: необходимо гарантировать силу сжатия, достаточную для безпроскальзывающей транспортировки саженца в различных условиях, но не превышающую биохимический предел прочности его живых тканей [6]. Разрешение этого противоречия исключительно методами натурного экспериментирования ресурсоемко, затратно по времени и часто не позволяет выявить скрытые, нелинейные закономерности распределения контактных напряжений.Анализ современных исследований В последнее десятилетие проектирование агротехнических и лесохозяйственных систем претерпевает цифровую трансформацию, связанную с активным внедрением методов компьютерного моделирования. Метод дискретных элементов (Discrete Element Method, DEM), первоначально разработанный для задач механики горных пород [7], стал стандартным инструментом для моделирования процессов, связанных с большими деформациями, сыпучестью и сложным многотельным контактным взаимодействием [8]. Его успешные применения включают моделирование обработки почвы [9], работы сеялок и высевающих аппаратов [10], калибровки семян [11] и взаимодействия рабочих органов с растительными остатками [12-14].В области лесопосадочных машин значительная часть исследований сфокусирована на DEM-моделировании почвенных процессов: взаимодействия уплотняющих катков с грунтом, формирования посадочной борозды и оценки тягового сопротивления. Однако комплексное моделирование гибридной системы, объединяющей деформируемую резиновую ленту, вязкоупругий стебель саженца и жесткий роликовый механизм, остается слабо изученной областью. Существующие публикации часто рассматривают саженец как упрощенное твердое тело [16] или фокусируются на кинематике, не учитывая внутренние напряжения в растительных тканях. Это создает существенный пробел между возможностями DEM и актуальными инженерными задачами в лесохозяйственном машиностроении.Параллельно развивается направление, связанное с моделированием гибких и составных тел в рамках DEM. Разрабатываются усложненные контактные модели для упруго-вязких материалов, методы связывания частиц в волокна и мембраны, а также алгоритмы учета изгибной и крутильной жесткости [18, 19]. Эти наработки открывают путь к созданию высокоадекватных биомеханических моделей растений, параметры которых могут быть определены экспериментально, например, с помощью методов наноиндентификации [20]. Тем не менее, интеграция таких продвинутых моделей в контекст конкретных технологических процессов, таких как ленточная подача, требует специальных исследований и методик валидации [21]. Целью настоящей работы является разработка, верификация и параметрический анализ детализированной DEM-модели ленточного механизма подачи саженцев лесопосадочного аппарата. Модель призвана стать инструментом для количественной оценки пространственно-временного распределения силового воздействия на саженец и оптимизации конструктивных параметров механизма с точки зрения паритета «надежность захвата – сохранность материала».Научная новизна исследования заключается в следующем:Впервые предложена комплексная DEM-модель, интегрирующая три физически разнородные подсистемы: дискретную структуру резиновой ленты с нелинейной упруго-вязкой реакцией, мультисферическую модель саженца с учетом сопротивления изгибу, и детальную полигональную геометрию роликового привода.Разработана и реализована методика расчета ключевого эксплуатационного параметра – силы поперечного сжатия саженца (F_c) – на основе динамического анализа контактных взаимодействий в компьютерном эксперименте.Проведена оценка биомеханической безопасности технологического процесса путем сопоставления пиковых расчетных усилий с известными данными о пределе прочности тканей саженцев хвойных пород, что позволяет количественно обосновать щадящий режим работы.Материалы и методы2.1. Объект моделированияи вычислительная модельОбъектом исследования является процесс захвата, транспортировки и освобождения саженца подающими лентами лесопосадочного аппарата.Предмет исследования — пространственно-временное распределение силы поперечного сжатия саженца лентами Fc(xc,t) и ее зависимость от конструктивных параметров механизма.В рамках DEM каждый компонент системы представлен следующим образом (рисунок 1):Резиновые ленты смоделированы как упорядоченный массив сферических элементов диаметром dэ , упакованных в гексагональную структуру для обеспечения механической изотропии материала. Элементы соединены между собой упруго-вязкими связями, параметры которых определяются физико-механическими свойствами резины.Саженец представлен мультисферической цепочкой, состоящей из 14 составных элементов: 3 элемента моделируют корневую систему, 7 элементов — ствол, 3 элемента — крону. Каждый элемент характеризуется двумя радиусами взаимодействия: малым радиусом riм — для контакта между элементами саженца, и большим радиусом riб — для контакта с элементами лент. Для каждого типа элементов (корень, ствол, крона) задаются индивидуальные значения радиуса riб , коэффициентов жесткости и вязкого трения.Ролики представлены полигональными моделями: геометрия каждого ролика аппроксимирована сеткой, состоящей из 96 треугольных граней (рисунок 3). Как основная цилиндрическая поверхность, так и конические бортики упрощены до 16 граней. Для ведущих роликов задается закон вращения, обеспечивающий требуемую линейную скорость движения лент; направляющие и натяжные ролики могут иметь статичное положение или свободное вращение.Основой исследования является метод дискретных элементов (Discrete Element Method, DEM). Моделируемая система включает три ключевых физически разнородных компонента: две бесконечные резиновые ленты, систему из шести роликов (ведущих, натяжных, направляющих) и саженец хвойной породы (условно — сосна обыкновенная).2.2. Мат