基于颗粒缩放理论的生石灰粉离散元参数标定

为获得生石灰粉离散元仿真的接触参数，结合物理试验与仿真试验对生石灰粉进行参数标定；将形状不规则生石灰颗粒简化为软质球形颗粒，运用颗粒缩放理论将平均粒径放大至2mm,便于利用离散元仿真软件EDEM进行接触参数的虚拟标定；通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验获得3个显著性参数，即生石灰-生石灰滚动摩擦系数、生石灰-钢恢复系数、 JKR(Johnson Kendall Roberts)表面能；建立显著性参数与休止角的数学回归模型，再以预测休止角与实际休止角相对误差最小为目标，寻优求解该数学回归模型。结果表明：物理属性测试得到生石灰粉基本物理参数，即堆密度为1.127 g/cm³,平均粒径为0.126 mm,休止角为48.76°;回归模型得到最优参数组合，生石灰-生石灰滚动摩擦系数为0.165、生石灰-钢恢复系数为0.215、 JKR表面能为0.113 J/m²;最优参数组合仿真得到的休止角为48.39°,与实际休止角相对误差为0.76%,仿真试验结果与物理试验结果高度一致。     

颗粒缩放理论标定未筛选烟煤离散元仿真参数

【目的】为了给未筛选烟煤的仿真研究提供参数依据,分析未筛选烟煤的离散元仿真参数,保证仿真与实际颗粒的几何、材料及运动学相似,实现未筛选烟煤的可靠仿真研究。【方法】采用实验和仿真相结合的方法,测得未筛选烟煤的粒径分布、密度、静摩擦因数、堆积密度、休止角等基本参数;基于颗粒缩放理论,建立不同粒径范围内典型颗粒的放大模型,通过Plackett-Burman、最陡爬坡、 Box-Behnken试验对未筛选烟煤的泊松比、切变模量、滚动摩擦因数、恢复系数、 Johnson-Kendall-Roberts(JKR)表面能等仿真参数进行标定。【结果】以实验和仿真休止角相对误差最小为优化目标,得到最优参数组合下的未筛选烟煤的仿真休止角为37.59°,与休止角实验值37.81°的误差为0.58%;仿真堆积密度为717 kg/m³,与堆积密度实验值722 kg/m³的误差为0.69%。【结论】煤-煤恢复系数与休止角呈负相关,煤-煤和煤-钢滚动摩擦因数与休止角呈正相关,溅射现象会阻碍颗粒堆积。     

新拌自密实混凝土离散元接触参数的标定与分析

为实现新拌自密实混凝土离散元接触参数的标定,以坍落扩展度试验及各参数整合下模拟得到的坍落扩展度为响应值,通过Plackett-Burman试验对7个最初关键参数实行筛查,得出砂浆-砂浆表面能、砂浆-粗骨料滚动摩擦系数以及砂浆-砂浆静摩擦系数对自密实混凝土扩展度影响显著。通过最速上升法试验与Box-Behnken试验结果构造显著性参数与扩展度值的二阶回归方程并求得该方程最优解,显著性参数最佳组合为砂浆-砂浆表面能为0.12J/m2、砂浆-粗骨料动摩擦系数为0.07、砂浆-砂浆静摩擦系数为0.64。最后将最佳参数组合下模拟所得的扩展度与实验值进行对比验证,发现二者相对误差仅为2.78%。因此,采用响应面优化法对自密实混凝土离散元模型参数进行标定具有较强的可靠性。     

量杯式计量精度离散元法仿真研究

目的探讨离散元法在预估量杯式计量精度中的应用。方法通过分析计量过程中小米颗粒的运动及能量损耗形式,构建具有质量阻尼和刚度阻尼的颗粒接触模型,并对照实测休止角(34.9°),利用此模型试算反演诸如阻尼比等颗粒的细观参数。在量杯规格为26 mm×17 mm、充填速度为150mm/s的条件下,仿真计算每个充填周期中从料斗迁移出的颗粒数目变化(用以表征计量精度),对实验和仿真数据作对比分析。结果仿真休止角为34.7°,与实测值吻合较好。在显著性水平为0.05时,仿真与实验计量精度无明显不同。结论离散元法可用于量杯式计量的分析研究,且模型的构建及参数的设定是合理的     

基于插值法的粉煤灰离散元仿真参数标定

为了解决粉煤灰离散元仿真研究中参数标定的困难，以粉煤灰漏斗堆积角试验为基础，对粉煤灰离散元仿真参数进行了标定。根据粉煤灰的性质，通过两次插值，分别进行了试验：第一次插值试验，根据仿真堆积角的大小确定各参数需要标定的合理范围，将需要插值的范围缩小；第二次插值试验标定了仿真参数的具体值。结果表明：研究所得仿真参数范围具有普遍性，精确标定的参数值准确度较高，采用插值法来标定粉煤灰及其他散体物料的离散元仿真参数是可行的。     

制粒工艺对安全气囊气体发生剂颗粒性能的影响

通过研究4种制粒工艺的工作原理和存在的优缺点,对制得安全气囊气体发生剂颗粒的粒度分布、松散密度、振实密度以及药片质量差异极值、侧压强度进行测试和分析,对比4种工艺颗粒的参数差异。结果表明:喷雾制得的气体发生剂颗粒粒度分布较集中,休止角较小,压缩度也较小,压片后的药片质量差异极值也较小,侧压强度较大;颗粒的休止角越小,压缩度越小,药片的质量差异极值越小,颗粒的压缩度与药片的侧压强度呈线性关系。     

秸秆制粒过程仿真及环模结构参数优化

为提高制粒效率，对秸秆的本征参数进行测定，利用离散元软件EDEM和有限元软件ANSYS对制粒过程进行仿真，研究颗粒的速度和所受外力随时间的变化规律，以及颗粒接触数量随时间的变化情况；分析模孔孔径、模孔锥角和颗粒粒径对制粒效果的影响，优化环模结构参数。结果表明：模拟仿真的制粒过程与实际制粒机的颗粒成型过程基本一致，颗粒的速度和所受外力呈现出周期性的波动状态，颗粒的接触数量呈现周期性的、逐渐减小的趋势，秸秆制粒过程表现为周期性的循环挤压过程；当环模孔径为5 mm、模孔锥角为75°、粉料粒径为0.6 mm时，环模表面的磨损变形较轻微，制粒质量和制粒效率最佳。     

基于EDEM的板材制备立轴行星式搅拌机特性

以木屑、氯化镁、氧化镁、卤水为搅拌原料，以聚氯乙烯树脂粉、尿素为添加剂，研究立轴行星式搅拌机叶片安装角度、搅拌轴转速对搅拌效果的影响，采用离散元分析软件模拟仿真混合物料搅拌过程，研究叶片不同安装角度、搅拌轴不同转速情况下的物料混合效果；对比分析同等情况下氯化镁颗粒的离散系数大小，确定搅拌的最优参数；对生产的木质板材进行力学性能验证。结果表明：立轴行星式搅拌机叶片的安装角度为45°、搅拌轴转速为30 r/min时搅拌效果最佳。     

饱和松砂与结构接触面反复剪切下邻近土体性状数值分析

该文采用颗粒离散元软件PFC2D,研究了不排水条件高频循环剪切作用下饱和松砂与板桩接触面附近的砂土特性,分析了模型参数对饱和松砂孔隙率和体应变的影响,以及剪切过程中超静孔压的变化规律和砂土颗粒的运动轨迹。结果表明:当颗粒摩擦系数、颗粒刚度、剪切振幅和剪切频率越小或边界围压和接触面摩擦系数越大,饱和松砂的剪缩现象越明显。砂土的孔隙率在作用瞬间减少、然后略有增加后呈下降趋势至稳定;随循环次数增加,砂土中的超静孔压总体上呈增长趋势;砂土颗粒的变位随离开接触面距离的增加而减小。     

基于表面能的湿煤颗粒含水率表征方法

表面能为湿煤颗粒含水率的表征参数。为解决在离散元仿真模拟中非球形湿煤颗粒表面能的设置问题,首先通过圆筒法测量不同含水率的9种煤料的堆积角,研究堆积角与含水率间之间的关系;随后利用EDEM进行圆筒堆积仿真试验,建立堆积角与表面能之间的线性回归模型;最后运用回归分析法建立含水率与表面能之间的二次多项式回归数学模型。结果表明:粒径为3～5 mm的湿煤料颗粒的堆积角随着含水率增加而增加;表面能为0～2 J/m~2时堆积角随表面能呈线性缓慢增大趋势;表面能为2～3.75 J/m~2时堆积角随表面能快速增大;基于表面能的非球形湿煤散料颗粒含水率的数学模型与实验结果的最大误差小于2%,说明表征方法准确可靠。由数学模型测算可知:当含水率≤10%时,表面能随含水率快速增大;当煤料含水率10%时,表面能随含水率增大的趋势趋于平缓。     

筒仓卸料时超压与变形分析

针对筒仓卸料时侧压增大对仓壁变形的影响,运用离散元法模拟煤炭颗粒在筒仓中的静储和卸料过程,导出的离散元仿真数据结合筒仓模型进行有限元分析;根据离散元分析可以得出卸料时筒仓侧压及增压比的变化规律,从有限元计算结果得到卸料时径向变形及位移比的分布。结果表明:卸料时增压比与径向位移比变化基本一致,增压比与料仓内颗粒流动速度存在一定的线性关系;静、动态时侧压峰值出现在直筒壁与漏斗壁过渡处靠近直筒壁一侧,侧压增压比在筒仓中上部达到最大值,必须强化过渡处和筒仓上部的结构设计。     

物料参数对立式搅拌釜混合性能影响的模拟

为了提高无挡板立式搅拌釜的混合性能,应用自主开发的离散元软件研究颗粒的粒径、密度以及颗粒间的摩擦系数对搅拌釜混合性能的影响,采用接触数法评价颗粒的混合度并结合颗粒的空间合角速度来分析颗粒的混合效果。结果表明：颗粒的粒径对混合性能影响较小,4种不同粒径组合的混合度均在0.25～0.45之间;而2种颗粒的密度差越大,混合度越小,颗粒密度一致时混合度最大;混合度随着颗粒间的摩擦系数的增大先增大后减小,当摩擦系数为0.54时,混合度最大,接近0.5。     

潮湿原煤颗粒在三自由度混联振动筛中筛分效率研究

为研究潮湿难筛分原煤颗粒在两平移一转动三自由度混联振动筛中的筛分效率变化规律,基于三维离散元法,运用EDEM软件模拟潮湿原煤颗粒的筛分过程.自主设计了两平移一转动三自由度混联振动筛,以研究各振动参数对原煤颗粒筛分效率的影响;综合采用动态筛分效率和阻碍粒排出率作为模拟筛分效率的评定指标,得出各自由度振动组合中的最佳激振模式及振动方向对潮湿原煤颗粒在筛面运动的作用;以动态筛分效率为参考值,采用正交实验方法,分析各因素对筛分效率的影响,得出影响因素分别为:外在水分、振动自由度、频率、振幅;用优选的筛分方案进行离散元模拟实验,验证了多维振动有利于潮湿难筛分原煤颗粒的分散、透筛及防堵.     

筒仓卸料的离散单元法模拟

为研究筒仓内颗粒流动的内在机理,采用颗粒离散元软件模拟贮煤筒仓的卸料过程,观察煤粒在仓筒中的流动情况及单个颗粒在流动过程中的位移和速度变化,测得静态和动态时对仓筒壁的侧压力和料斗在某一平面上的压力变化。结果表明:仓筒内颗粒流颗粒流动过程中逐渐向中心聚拢,同一水平面上的颗粒轴线上的先流出,卸料时动态侧压力大于静压力,料斗竖直方向上的动态压力小于静态压力。     

刚性弹体对素混凝土厚靶侵彻响应的LDPM数值模拟研究EI北大核心CSCD

基于一种新的细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model(LDPM),该研究建立了刚性弹侵彻素混凝土厚靶的数值仿真模型。对LDPM基本假设和细观模型构建简单介绍,结合三轴压缩响应曲线,对23 MPa强度素混凝土进行LDPM参数标定。通过对比弹体减速度和侵彻深度试验值,验证数值模型对于混凝土厚靶侵彻问题的适用性。LDPM模拟弹体恒定速度侵彻混凝土厚靶,获得侵彻行程中侵彻阻力变化曲线,结合Forrestal阻力公式得到靶体静态阻应力。仿真结果表明,尖卵形弹头不同CRH值以及侵彻速度对靶体静态阻应力基本没有影响;弹径为最大骨料直径3倍、6倍和8倍的弹体受到靶体静态阻应力分别为260 MPa、175 MPa和163 MPa。该结果对混凝土侵彻缩比实验研究具有重要的实际工程意义。     

月壤的钻取采样离散元动态行为研究

月壤为离散介质,其力学行为不仅受外部因素影响,而且受月壤颗粒形状之间相互作用和约束因素影响,一般连续介质力学难以模拟其力学特性,而离散元法作为一种分析离散介质的数值方法,可用来模拟器具与月壤相互作用的力学行为.基于前苏联Luna 24月面钻取采样过程力学机理分析,首先对钻取运动过程进行分析,然后应用PFC3D离散元软件,构建离散元月壤模型,通过赋予颗粒接触刚度、摩擦系数、粘结系数等定义月壤本构模型,仿真钻取过程,对比钻取消耗能量和钻进阻力.计算结果表明螺距和转速对钻取消耗能量和钻进阻力影响较大,螺距越大,转速越高,钻取消耗能量和钻进阻力越大,且与螺距和转速呈线性关系.研究结果可为月表采样机构的设计与优化提供借鉴.     

刚性弹体对素混凝土厚靶侵彻响应的LDPM数值模拟研究

基于一种新的细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model(LDPM),该研究建立了刚性弹侵彻素混凝土厚靶的数值仿真模型。对LDPM基本假设和细观模型构建简单介绍,结合三轴压缩响应曲线,对23 MPa强度素混凝土进行LDPM参数标定。通过对比弹体减速度和侵彻深度试验值,验证数值模型对于混凝土厚靶侵彻问题的适用性。LDPM模拟弹体恒定速度侵彻混凝土厚靶,获得侵彻行程中侵彻阻力变化曲线,结合Forrestal阻力公式得到靶体静态阻应力。仿真结果表明,尖卵形弹头不同CRH值以及侵彻速度对靶体静态阻应力基本没有影响;弹径为最大骨料直径3倍、6倍和8倍的弹体受到靶体静态阻应力分别为260 MPa、175 MPa和163 MPa。该结果对混凝土侵彻缩比实验研究具有重要的实际工程意义。     

EPS与EPE组合使用的力学性能研究

发泡材料应用在包装产品储运环节中,发挥着对产品安全防护的作用.对EPE与EPS缓冲材料的组合使用与单独使用的静态、动态压缩进行了试验,研究了它们组合使用的静态与动态力学性能.结果表明:组合使用静态力学性能介于单独使用之间,其动态力学性能当跌落高度为60cm,并且静压力小于7kPa时,组合使用的动态力学性能介于单独使用之间;当跌落高度为60cm,静压力大于7kPa时,及当跌落高度为45cm时,动态力学性能较接近.     

粉体颗粒群粒度分布分形维与流动性及流动助剂影响关系研究

粉体颗粒粒度分布分形维能很好地表征颗粒群粒度分布情况,对表征颗粒流动性具有重要意义.通过建立便于用数字显微和图像处理计算颗粒粒度分布分形维数值的数学模型,采用图像处理技术得到粉体颗粒粒度分布分形维数值,探讨流动性表征参数休止角、崩溃角和差角与粒度分布分形维数值间的关系,确认颗粒粒度分布分形维数值可用于表征粉体流动性,形成了可靠和简洁的粉体流动性能测定新方法.并就流动助剂对粉体流动性能的改进与分形维数值关系做了初步探讨,得出了分形维数值可作为掺杂流动助剂量的指导参数的结论.     

从静态压缩试验结果看缓冲包装材料特性

缓冲包装材料的特性有静态与动态之分。静态特性一般是指在压缩速度极低的情况下（一般为１２ｍｍ／ｍｉｎ左右）测得所需参数，如变形量、压力值等，然后进行数据处理，从而得出缓冲系数随静应力、应变或变形能的变化规律。动态压缩试验过程与实际运输中产生的变速冲击过...