粉体颗粒的形状与分维

介绍了用分维表示粉体颗粒形状的方法，并与其他表示颗粒形状的方法进行了比较     

复杂形状颗粒DEM模拟及其对宏观力学响应影响研究

借助有限元网格划分技术,提出了一种复杂形状颗粒的DEM模拟方法,实现了包括凹多边形在内的复杂形状颗粒的模拟,通过参数控制使得生成的颗粒形状更加真实.生成6组不同形状的颗粒集合体,采用双轴压缩试验研究了颗粒形状对力学响应的影响,并解释了细观影响机理.计算结果表明,在最密实状态下,颗粒间的孔隙填充效率与颗粒边数有关,颗粒边数越少,孔隙率越小;不同形状颗粒集合体在双轴压缩过程中,加载初期的变形模量相近,偏应力和体积变形规律相似,峰值摩擦角与形状系数呈线性关系;颗粒边数越少,加载过程中颗粒转动越剧烈.规则颗粒边数为5~10时,颗粒集合体的峰值强度和体积变形差异较小,这主要是受颗粒旋转的影响:颗粒绕形心转动时,颗粒边数越少,局部剪胀越明显,所需外界功越大;当颗粒绕接触点旋转时,偶数边颗粒所需外界功和导致的体积剪胀比奇数边颗粒试样大.随着颗粒集合体凹凸度的增大,颗粒间的排列更加密实,咬合作用更强,但颗粒形状随机多样性与颗粒间的咬合作用并无单调关系,当λ=0.2时,颗粒集合体的峰值强度和体积应变最大.     

基于图像处理的混凝土骨料分析

骨料颗粒形状对混凝土性能有重要影响.惯用的方法是优化骨料的堆积密度.关于颗粒尺寸与形状的内在联系,在实验研究中还比较欠缺.该文阐述了基于图像处理的骨料颗粒的分析方法,然后针对四种不同的类型的骨料,论证了方法的可行性.     

电化学镀铝基体局域应力对镀层形貌影响研究

通过电化学方法在带有局域应力的铜表面电镀形成一层铝膜.实验表明沉积在铜表面的铝颗粒形状与局域应力缓释有直接的联系。局域应力越大，形成颗粒越大，形状呈针状。随着局域应力的降低，颗粒度明显降低，颗粒形状逐渐向球形过渡。结果表明基体的局域应力可以改变沉积颗粒的形状，促进沉积颗粒的形核与增长.     

砂土颗粒DEM模拟中颗粒集合体的组装与标定

颗粒DEM数值模拟中,首先需要进行数值颗粒集合体的组装,颗粒形状与孔隙率是重要的组装参数。采用PFC2D对不同形状颗粒的摩擦系数与孔隙率之间的对应关系进行了探讨,形成了一种获取指定孔隙率数值颗粒集合体的方法。鉴于圆形颗粒集合体表观强度较低的情况,对3种非圆形颗粒的强度和剪胀性曲线进行了对比。将80%的条形颗粒与20%的三角形颗粒混合,获得了指定相对密度85%的集合体,并标定得到了颗粒细观参数。不改变颗粒混合体形状与比例,组装得到相对密度为50%的试样,对颗粒接触力学参数进行微调后也可以获得与实际试验曲线较为对应的结果。采用组装与标定结果,模拟砂填料桩承式路堤模型试验,获得的路堤填料变形演化过程与模型试验吻合,验证了颗粒组装与标定方法的可靠性。     

基于超圆颗粒模型的二维离散元法计算方法

采用超圆方程建立复杂形状颗粒的二维离散元法分析模型,提出采用外接矩形进行初步的接触检测,采用牛顿下山法进行精确的接触检测、接触点求解和接触叠合量的计算,建立了基于超圆方程的颗粒二维离散元法计算方法。实例验证证明了所建立方法的正确性和有效性,为复杂形状颗粒运动的离散元法仿真分析提供了一种可行的方法。     

颗粒形态对粗粒土渗透系数影响的数值模拟研究

土体渗透系数是关系工程稳定性、安全性的关键因素。土体是一种散粒体材料,已有研究多关注颗粒级配、密实度、颗粒大小对渗透系数的影响。为研究颗粒形态这一关键微观特征对土体渗透系数的影响,采用孔隙流体渗流过程数值模拟方法,研究了球形颗粒和多面体颗粒试样的渗透系数。结果表明,颗粒形状越复杂,孔隙形状的复杂程度越高,渗透系数因而越低。多面体颗粒试样的渗透系数明显小于球形颗粒试样,两者比值在35%到50%之间。     

基于FDEM的岩石颗粒破碎后碎片形状的统计分析

针对碎片尺寸和形状会影响岩石强度和变形的问题,采用三维扫描技术获得真实岩石颗粒的表面点云数据,然后通过数字图像处理技术重构数字颗粒,利用连续-离散耦合方法（FDEM）模拟单个颗粒在平板压缩下的断裂破碎. 识别颗粒破碎后所产生的碎片,并进行碎片形状的表征和量化,分析碎片形状与颗粒初始形状、碎片尺寸的关系. 为了准确描述裂纹尖端的应力梯度和损伤演化,进行颗粒有限元网格密度的敏感性分析,结果表明,断裂过程区至少需要5、6个界面单元以减弱网格尺寸的影响. 本研究关注颗粒破碎后所产生碎片的整体形态,忽略断裂引起的碎片表面局部起伏和粗糙变化. 尽管所研究颗粒的初始形状存在较大差异,仍发现颗粒破碎后所产生碎片的形状指标分布具有一些共性特征. 碎片的圆度、扁平率、Domokos因子和凸度对颗粒初始形状的敏感性逐渐增强,并且除了圆度外,其他形状指标分布与碎片尺寸之间并未发现显著的相关性. 不同粒径组碎片的圆度分布表明,较大的碎片棱角更明显.     

基于弯曲度与链索模型的管涌临界坡降比公式改进

引入弯曲度以及与孔隙率的关系,借用弯曲度概念改进了经典公式中可移动颗粒的具体运移路线的表示,去除渗流管涌经典计算公式中从大量实验数据统计获得的明兹形状系数,从物理意义上解释了可移动颗粒在土体单元中移动路径并不是与土体单元长度呈单调的线性关系,而是一个和孔隙率有关的参数。利用链索模型,将颗粒级配曲线与孔隙率联系起来,使得临界坡降比计算只需要利用颗粒级配曲线便可求得。改进后的公式与经典公式获得的临界坡降比随孔隙率变化的规律一致,利用实验数据经不同方法比较分析,验证了改进后的公式的有效性。改进后的公式仅需借助准确的颗粒筛分试验,且参数的物理意义更加明确。     

基于离散元筛分模拟的道砟级配修正的研究

选取8种常见不同形状的道砟颗粒模型进行振动筛分模拟,探讨了颗粒形状对模拟中预设级配与过筛后真实级配之间误差的影响,并对级配曲线进行修正。结果表明：球形颗粒的预设级配曲线与筛分后真实级配曲线相一致,但不规则形状颗粒的筛后真实级配曲线会相应产生偏大或偏小型误差,偏差幅度与道砟形状相关;粘聚体颗粒存在的内部孔隙,其最小投影面相较同体积的球形颗粒更大,每层筛板的真实过筛率最低。通过对比过筛前后级配曲线和统计各粒组的界限粒径平均偏差值,然后对初始生成级配的界限粒径进行修正,从而使筛后的真实级配更加接近预设级配。通过筛分模拟标定真实级配方法可适用于不同颗粒形状及级配的离散元试样。     

DPF中颗粒物径向分布影响因素分析

通过ANSYS Fluent建立DPF的仿真模型,利用气固两相流方法计算沿DPF径向颗粒运动位置的变化量和不同孔道间颗粒沉积的质量,分析布朗力、扩张段形状和气体流量对颗粒的运动和沉积的影响作用。结果表明布朗力对颗粒运动位置和速度有一定的影响,对颗粒沉积质量的影响较小;改善扩张段形状可以改善颗粒沉积质量分布;孔道内气体流量和颗粒沉积质量具有高度的相关性。     

单一粗颗粒对矿岩颗粒体系剪切特性影响试验

为了探究不同垂直压力以及不同粒径、形状和位置的单一粗颗粒对矿岩颗粒体系抗剪强度和运移特性的影响,采用自主设计的矿岩颗粒体系非接触式剪切特性监测与分析系统开展直接剪切试验.研究结果表明,当形状因子>0.5时,添加粗颗粒会显著增加5～10 mm矿岩颗粒体系的抗剪强度,粗细颗粒粒径比为3.07～4.23.粗颗粒在剪出口时的矿岩颗粒体系抗剪强度最大,剪入口次之,位于可视面中心位置时的抗剪强度最小.在所研究的取值范围内,矿岩颗粒体系抗剪强度随着垂直压力的增加呈线性增长规律.当形状因子<0.5时,随着粗颗粒形状因子的增加,抗剪强度无显著变化,当形状因子≥0.5时,随着粗颗粒形状因子的增加,抗剪强度缓慢增加.相较于粗颗粒形状,垂直压力对矿岩颗粒体系抗剪强度的影响更显著.在所研究的取值范围内,不同粗颗粒粒径、形状和垂直压力影响下的四周细颗粒运移轨迹均符合Boltzmann分布.粗颗粒四周细颗粒的垂直位移随着粗颗粒形状因子的增加会显著增加,随着垂直压力的增加,则会降低四周细颗粒的垂直位移;粗颗粒形状因子和垂直压力的二者增加均会提高细颗粒运移轨迹方向的有序程度.     

非均匀颗粒二维动力性状的模拟与研究

通过构造二维离散元模型,分析了土体在动荷载作用下的运动情况,并对任意时间步的应力应变进行了分析。针对以往的单一颗粒的模拟,提出了运用两种不同形状的颗粒进行模拟,即圆盘颗粒和椭圆盘颗粒。并且针对不同泊松比和弹性模量,利用Hertz接触理论,对圆盘圆盘接触、圆盘椭圆盘接触以及圆盘或椭圆盘与四周边界的接触进行了讨论,并对具体接触的法向受力以及颗粒重叠量进行了解析推导。最后通过变化不同动荷载的均值得到σd-εd表示的"骨干曲线",通过对"骨干曲线"的非线性模拟,得到土的动力本构模型。     

产品从设计域到装配域零件形状特征的表述

通过对产品设计域特征和装配域特征信息的分析,描述了在设计域中形状特征的表示方法,应用集合论,建立了零件形状特征映射数学模型,在基础特征及其约束关系描述的基础上,给出了形状特征映射过程的实现 方法,并行工程中实现信息集成奠定基础。     

岩土颗粒三维形状表征参数对比分析

岩土混合介质中骨架颗粒的形状尺寸对介质力学性质具有不同影响,基于典型岩土颗粒(卵石、碎石)的三维激光扫描数据,通过球谐函数对颗粒的形状表征参数进行了统计分析,探讨了各统计量之间的影响变化.结果表明:对相同体积碎石和卵石而言,体积越小则卵石和碎石的表面积差距越小,所产生的力学性质影响区别越小;卵石的整体形状系数要普遍高于碎石;棱角度和球形度服从一定程度上的线性分布,并且球形度和棱角度呈反比关系;颗粒体积越大则颗粒表面的细节体现得越明显,表面的细节对相关力学性质有着重要影响,形状系数可以在一定程度上反映颗粒的磨圆程度.研究结果可为岩土颗粒在宏观性质中的相互力学作用分析提供借鉴.     

纳米颗粒形状对螺旋管强化传热的影响

采用欧拉-拉格朗日两相法研究了螺旋管内不同形状纳米流体的传热性能。分析了纳米颗粒形状对螺旋管内传热强度、压降、热力性能的影响。研究结果显示:不同颗粒形状对螺旋管内纳米流体传热强度和压降的影响趋势一致,即传热强度和压降由高到低的顺序为血小板形、圆柱形、刀片形、球形、砖形;在颗粒球形度一定时,粒径越小,传热强度越大,压降也越大;血小板形纳米流体的热力性能优于其他颗粒形状,其在Re为1 750时热力性能系数达到最大值1.11。     

基于颗粒参数测量方法的图像分割评价研究

提出了用图像颗粒参数测量方法来计算颗粒形状和粒度分布等,以此评价图像分割的精确度,并和已有的七种分割评价方法进行比较,通过仿真实验进行定性和定量的分析,证明此方法能更好地评价图像分割算法的优劣.     

组合Clump颗粒加筋砂土三轴剪切试验离散元模拟分析

针对常规离散元数值模拟中采用的球形颗粒难以再现颗粒间嵌锁作用的问题,基于不同形状的Clump颗粒,利用离散元软件PFC3D开展了多组三轴剪切数值模拟试验.通过改变球形度和加筋层数研究了颗粒形状和加筋层数对砂土剪切特性的影响,并初步探讨了筋土界面作用机理.结果表明:随着颗粒球形度的增加,试样峰值抗剪强度与残余强度逐渐减小...     

射流粉碎动力学分析及对粉本颗粒形状的影响

用应力波的基本原理对射流粉碎进行了定性分析，用JFC射流粉碎分级设备对多种物料进行了超细粉的制备，并用扫描电子显微电镜对这些超细粉体的颗粒形状进行了观察与分析，发现射流粉碎能够使大部分粉体保持原级颗粒的形状。     

超微颗粒尺寸测量方法比较研究

应用x射线衍射线线宽法、透射电镜法、比表面积法和激光粒度分析法对自制的Ni(OH)2超微粉及标准颗粒度的样品进行比较分析,探讨了分析原理、颗粒形状等因素对粒径测试准确度的影响．实验结果表明：由球形颗粒组成的超微粉,透射电镜法和激光粒度分析法分析的结果均比较准确;4种方法对由不规则形状颗粒组成的超微粉分析结果相差悬殊,应采用不同的测试方法比较以得出可信的颗粒尺寸．实验证实,样品在分散介质中的分散程度对超微颗粒尺寸测量结果有较大影响,测量前对超微粉进行充分的分散是得出准确结果的前提．