振动筛面颗粒流三维离散元法模拟

基于软球干接触模型对振动筛面上颗粒流的筛分过程进行了三维离散元法(DEM)模拟研究,分析了煤料颗粒流在筛分过程中的运动状态和筛分效率动态变化规律以及入料颗粒的粒度分布对筛分效率的影响.结果表明:各粒级颗粒具有相似的速度变化规律和相近的平均速度幅值.易筛颗粒的筛分效率较高且变化幅度较小,对整体筛分效率的影响较小;难筛颗粒的筛分效率较低且变化较剧烈,对整体筛分效率具有较大的影响作用;沿筛面长度方向,筛分效率在入料端最低,排料端最高,中间较高且基本相等;随着难筛颗粒和阻碍粒含量的增加,筛分效率逐渐减小,当2种颗粒含量分别为25%和10%时,稳定状态下的筛分效率减幅变缓.     

筛分作业离散元模拟程序的开发及应用

基于颗粒离散元法的基本原理,采用VC＋＋．NET开发了筛分作业的二维离散元仿真程序SieveDEM．模拟系统由给料漏斗、筛分机和产品隔板等部件组成,在程序中分别定义了相应的CParticle类、CHopper类和CScreen类用来描述入筛物料、给料漏斗和筛分机．采用滑动-阻尼-摩擦接触模型作为单元间的作用模型,采用“窗口法”解决了接触点的识别判定问题,实现了包括给料在内的筛分作业全过程的动态模拟．可以通过对话框设置入筛物料的物性参数、筛分机的结构参数及工作参数,具备计算进度显示、计算结果保存及连续计算的功能,提供计算结果的动画演示及回放、放映速度控制和统计分析结果图象显示、图象放大及截取等功能,采用实验室筛分试验、半工业筛分试验和工业性筛分试验对该程序的模拟结果进行了全面的验证．本模拟程序的开发不仅为深入认识筛分过程提供了有力的工具,同时还展示了DEM应用于矿物加工领域的广阔前景．     

基于三维离散元法的筛分效率研究

为了深入了解散体物料的振动筛分机理,以KZX936型振动筛为模型,以三维离散元为方法,采用EDEM软件,选用3种粒度等级的颗粒,模拟了不同激振频率、振幅、振动方向角时的物料运动规律及筛分效率。结果表明:筛面足够长时,频率、振幅及方向角在初始时间时对筛分效率有较大影响,并随频率和振幅的增大而增大,且增大振幅有利于透筛。稳态时增大频率和振幅,筛分效率提高不显著。振幅降低为2 mm时,筛分效率先增加后减小。振动方向角取45°时动态筛分效率最大,并随着振动方向角的继续增大而减小。     

离散元法模拟边坡稳定性若干问题探讨

针对离散元模拟中存在的实际问题 ,如时步选择、网格检索和接触以及边坡稳定的判别等进行了探讨 ,所得出的结论 ,有利于对实际问题的解决 .     

关于离散元法计算参数的探讨

计算时步、接触刚度等计算参数的选取对离散元法解的正确与否至关重要,目前普遍采用的方法是先确定接触刚度并选取保险系数后,按照经验公式求得计算时步,但在保险系数的设定上有关文献却不尽相同．作者提出了一种新的方法——恢复系数检验法来选定计算参数．采用离散元法最常用的弹性-阻尼-滑动接触模型编制了计算程序,以颗粒同静置平面之间的正碰撞考察了不同计算参数下的模拟结果,除模拟得到恢复系数外,还考察了碰撞过程的总接触时间和总接触时步数．统计分析结果表明：计算时步是影响模拟精度最重要的因素;模拟误差还同恢复系数的设定值有关,设定值越大,模拟误差就越小;计算时步的大小虽然对碰撞过程的总接触时间影响不大,但是却决定了碰撞过程的总接触时步数,二者之间存在对数线性相关关系,     

关于离散元法计算参数的探讨

计算时步、接触刚度等计算参数的选取对离散元法解的正确与否至关重要,目前普遍采用的方法是先确定接触刚度并选取保险系数后,按照经验公式求得计算时步,但在保险系数的设定上有关文献却不尽相同.作者提出了一种新的方法———恢复系数检验法来选定计算参数.采用离散元法最常用的弹性-阻尼-滑动接触模型编制了计算程序,以颗粒同静置平面之间的正碰撞考察了不同计算参数下的模拟结果,除模拟得到恢复系数外,还考察了碰撞过程的总接触时间和总接触时步数.统计分析结果表明:计算时步是影响模拟精度最重要的因素;模拟误差还同恢复系数的设定值有关,设定值越大,模拟误差就越小;计算时步的大小虽然对碰撞过程的总接触时间影响不大,但是却决定了碰撞过程的总接触时步数,二者之间存在对数线性相关关系.     

基于EDEM的煤粉制样装置筛分性能仿真与试验

为减少装置、环境等外界因素对煤粉制样的制约,在传统ZKB型直线振动筛的基础上,优化设计了一款3层筛网的便携式煤粉制样装置.分析振动筛的运动状态,得出影响筛分性能的因素为振动频率^振动幅度A和筛面倾角α.以物料颗粒为研究对象,采用离散元软件建立三维模型,选用Hertz-Mindlin with JKR接触模型,利用田口正...     

水平转弯颗粒流的离散元模拟

为了研究水平转弯输运物料时颗粒流的动力特性以及物料颗粒对输送带的作用机理,在离散元理论基础上,采用非线性HertzMimdlin接触模型,建立了水平转弯输运的离散元模型。以不同的角速度模拟测试颗粒平均速度,与计算的带中央切向速度相比,获得了一组比较接近的数字。说明所采用的接触模型和材料的物理参数是正确的。研究了两组不同的颗粒单元、4种滚动摩擦系数下的颗粒动力特性,发现颗粒平均速度与颗粒单元、滚动摩擦系数无关。通过输送带加速运行,模拟了料流分布以及料流对输送带外侧压力分布的影响。结果表明,随着带速的增加,带外侧平均压力逐步增加,而最大压力非线性地剧增。     

基于离散元法的咀嚼过程分析

为了研究食物块在口腔中的咀嚼破碎过程,利用离散元的方法提出了咀嚼破碎模型。以大豆为例,测试了大豆与大豆之间、大豆与牙齿之间的相应参数,模拟了大豆在口腔中的咀嚼过程。为了验证模型的可行性,利用逆向工程技术建立了人类第一上、下磨牙的三维模型,研制了齿形压头,配合质构仪对大豆进行破碎,分析了受力变化,与仿真得到的受力变化趋势一致,仿真值经过一元线性回归模型的修正得到试验值,模型的判定系数达到了0.956,表明咀嚼破碎模型可以模拟人的咀嚼运动,为评价食品的质地提供了一种新方法。     

基于离散元法的玉米脱粒过程分析

由脱粒机的CAD模型建立了脱粒机的离散元法分析模型,采用颗粒聚合体方法建立了玉米穗的分析模型,采用接触和连接力学模型计算脱粒过程中的作用力,在此基础上建立了一种分析玉米脱粒过程的新方法和软件。对该新方法和软件进行了实例验证,结果证明了新方法的可行性。     

振动平面上粒群运动的离散元模拟

粒群在振动平面上的运动在各种工业过程中广泛存在．为深入认识其复杂的类流体力学特性，对一个矩形振动盒内粒群的运动状态进行了离散元模拟，借助高速动态分析系统进行了同等条件下的电动振动试验台物理试验．通过模拟再现了“巴西果”现象．为考察粒群的松散度，定义了“膨胀系数”指标，通过试验得到了不同料层厚度下“膨胀系数”同振动盒的振幅及振动频率之间的数学关系式．模拟结果证实了计算参数对离散元法模拟结果的影响，通过选择合理的计算参数，模拟结果同试验结果能够很好地吻合．     

Discrete Element Modeling of Asphalt Concrete Cracking Using a User-defined Three-dimensional Micromechanical Approach

We established a user-defined micromechanical model using discrete element method (DEM) to investigate the cracking behavior of asphalt concrete (AC). Using the Fish language provided in the particle flow code in 3-Demensions (PFC3D), the air voids and mastics in asphalt concrete were realistically built as two distinct phases. With the irregular shape of individual aggregate particles modeled using a clump of spheres of different sizes, the three-dimensional (3D) discrete element model was able to account ...     

三维静态同步松弛的离散单元法

将静态同步松弛离散单元法 ( SSRDEM)推广至三维 .从接触块体间的相对位移入手 ,根据接触本构关系 ,推导了三维算法的基本理论公式 ,并论述了实现方法 .编写了三维静态同步松弛离散单元法的 VC程序 ,计算了 2个简单算例 .结果表明 ,推导出的算法是正确的 ,三维静态同步松弛离散单元法可用于模拟岩体的非连续大变形 .     

基于离散单元法的人工骨材料微观结构研究

人工骨支架的孔隙率是影响体液在人工骨内部循环和细胞在内部生长能力的重要参数.利用离散单元法分析人工骨支架制备过程中羟基磷灰石微球的堆积过程,根据每一时刻各颗粒间的相互作用计算接触力,再运用牛顿第二定律计算单元的运动参数,从而实现对运动情况的预测.在颗粒的碰撞过程中,运动的颗粒必然趋于稳定,最终计算出稳定状态下人工骨支架的孔隙率和配位数.利用掺杂可溶解生物微球的方法调节人工骨支架的孔隙率和配位数,对人工骨支架孔隙率进行控制,实现了按照个体差异制备人工骨支架.对比前人晶格理论计算人工骨孔隙率的方法,验证了晶格理论的可行性,同时也体现了离散单元法的准确性.     

离散元法刚性桩复合地基承载机理研究

采用可变形体模型的离散元方法,对刚性桩复合地基的竖向承载能力以及桩土共同作用过程中桩、土承担荷载比例的变化规律进行了计算分析.揭示了刚性桩复合地基桩土共同作用的承载机理,提出了合理确定刚性桩复合地基承载力的方法.     

非规则曲面的离散元法分析模型建模软件

在采用离散元法分析机械部件与颗粒材料接触作用时,需要建立机械部件（边界）的离散元法分析模型。分析可知,机械部件中与颗粒材料接触作用的零件表面,存在不能用初等解析函数表达的非规则曲面。为此,采用推进波前法（AFT：Advancing Front Technique）进行非规则曲面网格划分,把非规则曲面离散成三角形平面片的组合,同时添加运动属性和材料特性参数,由此建立非规则曲面边界的离散元法分析模型。在对PRO/E软件进行二次开发的基础上,研制了非规则曲面边界建模软件。通过实例验证,初步证明了基于AFT边界建模方法和软件的可行性,为复杂结构机械部件工作过程的仿真分析奠定了基础。     

基于离散单元法的单螺杆挤出机固体粒子输送特性分析

基于离散单元法,利用建模软件Solidworks、离散单元模拟软件EDEM,对单螺杆挤出机固体颗粒输送运动进行模拟。研究内容包括物料参数如颗粒的形状、大小,螺杆转速,结构参数如螺棱数量、螺棱倾角对固体输送量的影响,以及机筒内部颗粒的运动和填充情况。结果表明,单一螺杆-机筒模型存在最佳颗粒粒径、最佳颗粒形状;颗粒直径越小,填充效果越好;螺棱倾角为105°时颗粒输送量最大。     

注射模温度场的边界元计算

为预测注射模具在给定的冷却管道分布下型腔表面的温度分布情况,使用边界元法进行注射模的温度分析．对于注射模温度场问题,边界单元法具有数据准备量小、计算量小、精度高等优点．但由于注射模内部型腔为一狭缝,冷却孔长度远大于其直径,普通的边界单元法无法进行计算．根据注射模的结构特点,推导出适用于注射模冷却分析的边界积分方程,并给出模具三维温度场的边界元计算方法．实践表明,该软件对注射模冷却系统的分析和设计具有较好的指导作用．