我国是一个农业大国,虽然多年来经济不断发展,但是仍没有跻身农业强国的行列,其中一个原因是我国长期以来处在自给自足的小农经济中,导致机械化程度并不高,没有达到农业强国的水平,在很多农村地区,农作物的收割还是完全依赖人工的。近年来,农业机械化及其自动化得到了越来越多的重视,但是由于机械结构的设计制造多数依赖过往的经验,导致设计周期长并且精确度不够,有必要采用计算机仿真的形式辅助设计,如果出现仿真效果不理想的情况可以直接返回重新设计,一方面可以缩短设计周期,另一方面能够节约资源,设计出最满意的机械产品。课题组在上述背景下自主研发了一款三维离散元法计算仿真软件Agri DEM,能够应用离散元法完成对机械结构与农作物颗粒的碰撞仿真,并对计算结果进行力学分析。在这个过程之前有个重要的前处理过程——边界建模,通过对设计好的机械结构进行边界建模,使得Agri DEM软件获取到该机械结构的数据信息,而建模质量的好坏直接影响仿真计算的结果。为了能够获取精确的数据信息,课题组在Pro/E软件的基础上进行二次开发,研发了提取建模程序Menu31,它能采用规则曲面建模和网格法建模的方式,将机械部件的位置、运动、材料等属性提取出来存入数据库中。但Menu31程序受限于Pro/E软件平台,无法做到所有CAD软件通用,因此,课题组又研发了基于STL文件的边界建模程序,其中STL文件是所有CAD软件都能导出的通用格式文件,这样一来,使得边界建模过程摆脱对特定软件平台的依赖,提高建模的效率。本文在已有的两个边界建模程序的基础上,对这两个程序进行功能扩展和改进,使得Agri DEM软件的边界建模模块更加完善。首先,对于Menu31程序添加了基于多线程的多选和框选功能,提高了提取效率。然后设计并实现了带式输送机、斗式提升机、弹性边界的提取建模算法,并对已有的多刚体建模功能进行改进,为多刚体动力学模型的建模奠定基础。其次,对于基于STL文件的边界建模程序,研究并实现了部件识别功能,使得原程序中不能对每个部件单独设置运动属性、材料属性的问题得以解决。添加了多个STL文件共同建模的功能,使得不同机械结构共同建模成为现实。之后又优化了基于STL文件的边界建模功能,提高了软件仿真计算效率。并且在程序中应用Open GL技术对模型的显示进行渲染,然后研究并实现了几种复杂运动机械部件边界建模功能的添加,使该边界建模程序更加完善。另外,本文在对边界建模模块进行改进研究之后,又对Agri DEM软件的其他功能进行扩展与改进,包括为边界的运动属性中添加往复运动功能,使摩擦磨损试验能够进行;之后改进了非球颗粒建模程序,能够提供更好的用户体验;为适应所有分辨率下的电脑屏幕,研究并实现了软件版权页根据屏幕分辨率进行自动调节的功能;接着为DEM计算添加“停止计算”功能;然后在Menu31程序中添加了身份验证功能,使该程序的知识产权得到了有效的保护。最后,本文对上述扩展的边界建模模块中重点功能进行测试验证。测试结果表明上述扩展和改进的功能是正确的,并且能够实现预期效果。