基于三维离散元法的沥青混凝土切削过程数值分析

采用试验机对沥青混凝土进行单轴压缩实验,测得沥青混凝土的弹性模量和抗压强度。以沥青混凝土的胶浆理论为基础结合颗粒流软件内置的本构模型建立PFC3D中三维的切削模型并进行虚拟实验校核模型参数。在不同的切削速度、切入角、切削深度和进给速度的切削条件下采用单因素和正交试验法研究刀具受到的切削力。从正交试验分析得出了一组切削力较小的最优刀具参数,此时切削速度v_c=5 m/s、切入角γ_0=45°、切削深度a_p=5 mm、进给速度v_f=1.32 m/min。     

沥青混凝土铣削过程的离散元仿真

对沥青混凝土的切削过程采用离散元软件PFC2D进行动态仿真,对沥青混凝土内部的各作用力用接触粘结模型进行模拟,然后通过计算和分析建立试验参数、模型参数及模型微观参数之间的联系,再通过单轴压缩试验校正模型参数。在不同的切削前角γ0、铣削速度vc、进给速度vf和切削深度th的铣削条件下,采用单因素法和正交试验的方法对刀具的受力进行研究,由正交表分析模拟结果得到刀具前角γ0为+5°、切削速度vc为15 m/min、进给速度vf为1.32 m/min和铣削深度th为20 mm时为最优铣削条件,此时铣刀受到的铣削力相对较小。     

基于离散元法的沥青混合料微观力学模型研究

沥青混合料是一种气-液-固多相复合的材料,是不连续的离散介质,因此从介质离散角度出发的离散单元法(DEM)比从材料连续角度出发的有限元法能更加精确地模拟沥青混合料的特性。根据胶浆理论,把沥青混合料看作是级配粗集料和沥青砂浆的复合体,对该复合体中集料与集料之间、粗集料内部、集料与沥青砂浆之间、沥青砂浆内部的微观力学模型进行了分析,并提出了自己的一些改进意见。     

基于PFC3D的研磨片研磨过程离散元仿真

针对研磨片研磨过程中工件表面粗糙峰去除和研磨片磨粒涂覆层磨粒脱落的问题,将离散元技术应用到研磨片研磨过程微观表面变化研究中。以PFC3D软件为平台,对研磨片的研磨过程进行了建模与仿真,将模型简化为理想梯形凸起的粗糙峰层和磨粒-结合剂混合层的相互接触摩擦过程,通过双轴试验表征了模型微观参数,开展了单元接触点不平衡力的变化规律、单元脱落过程、磨粒涂覆层中结合剂结合强度以及砂结比对研磨过程的影响分析。研究结果表明,接触点处的不平衡力呈现散射样式逐步减弱,不平衡力峰值为5.9×103N;磨粒平行粘结强度为723 Pa,砂结比为1∶6时研磨效果最好,粗糙峰可以有效去除,表层钝化磨粒可以有效脱落。     

基于控制论的沥青混凝土路面施工工艺研究

从控制论的角度出发,研究了我国高等级公路路面的主要类型--沥青混凝土路面的施工,把整个沥青混凝土路面施工过程看作是一个沥青混凝土路面自动生产线,分析了该生产线中各个控制环节影响路面质量的主要因素,针对该生产线中的各个控制环节进行研究,指出了各控制环节应特别关注的问题.     

基于离散元的模拟月岩切削负载特性数值模拟及试验验证

钻取采样是人类获取月球岩石类样品的重要手段,钻进负载的稳定性是确保月岩采样任务成功的关键因素。由于岩石属性直接决定其可钻性等级,并影响钻进负载,有必要在地面环境中,分析岩石本构模型与钻进负载之间的关系,构建不同可钻性等级的岩石样本模型,开展模拟钻进试验,获知不同钻进参数下岩石采样的钻进载荷变化情况。据此,将地面条件下大理岩样本选作模拟月岩切削特性的研究对象,基于二维颗粒流程序(Particle flow code 2 dimensions,PFC2D),建立小切削深度下仿真分析模型。利用Plackett-Burman试验(PB试验)和中心组合设计(Central composite design,CCD)方法,确定影响岩石切削特性的微观参数,开展不同切削深度下的模拟月岩切削负载试验验证。经仿真分析与试验验证能得到与岩石切削特性相对应的离散元模型,试验结果表明该仿真模型在较小切削深度条件下的切削负载变化规律与实际情况一致。通过研究获得了一种建立模拟月岩离散元切削模型的建模方法,为后续分析钻头/切削刃构型参数对钻进/切削负载的影响提供了研究条件。     

基于离散元法的固体颗粒介质传力特性研究

固体颗粒介质成形工艺是采用固体颗粒介质代替刚性凸模(凹模)的作用,对金属板料、管材拉深胀形的先进工艺,在复杂零件精密成形、难加工材料成形、温热成形等方面具有独特优势.为揭示该工艺中固体颗粒介质的传力特性,采用离散元法(Discrete/distinct element method,DEM)数值模拟固体颗粒介质在单轴压缩下的受力过程,从力链角度分析固体颗粒介质在压缩过程中细观结构的变化规律,并以直径1mm不锈钢球为传力介质,自行设计颗粒介质传力性能试验,数值模拟结果与实测值吻合较好.研究发现颗粒配位数与体积份额呈幂函数关系,侧压系数与压应力亦呈幂函数关系,且当内部力链结构趋于稳定时,侧压系数趋于定值.应用散体力学研究方法推导出固体颗粒介质压力衰减规律,进而得到介质传力极限距离,这对如何准确控制成形中颗粒介质压力分布,提高加工工件的成形性能具有重要意义.     

2000型移动式沥青混凝土搅拌机振动问题的解决

本文阐述了由意大利引进的2000型移动式沥青混凝土搅拌机出现的不正常振动问题,通过分析查出了原因所在,并提出了相应的解决措施.     

基于ABAQUS的金属切削数值模拟分析

采用ABAQUS有限元软件对切削过程进行了2D和3D数值模拟,分析了切削深度、切削速度等切削工艺参数和刀具前角、刃倾角等刀具几何参数对切削过程的影响;分析过程中考虑切削产生的热量对切削变形的影响,获得了切削应力场、应变场以及温度分布;通过观察和分析切削后表面粗糙度和切屑形状等,为刀具设计和确定工艺参数提供依据。     

基于离散元法的稻谷红外—热风干燥数值模拟

为解决新鲜稻谷在联合收割机内的干燥问题,文章提出了 一种以红外辐射和热风为热源的输粮搅龙,基于CFD-DEM耦合方法对搅龙的工作过程进行数值模拟,以了解干燥搅龙内部流场、温度场的变化和颗粒干燥情况,可为后续搅龙的设计提供经验.     

基于离散元的玻璃切割塌边现象仿真研究

玻璃切割产生的塌边破坏问题是玻璃在切割后分离过程中出现的一个实际问题,它的本质是玻璃材料由连续体向非连续体转变的一个极其复杂的力学过程。阐述了基于圆球单元的三维离散元原理,建立了基于球体单元的玻璃切割塌边的三维离散元模型,应用离散元法仿真分析了玻璃切割塌边全过程。通过仿真试验比较不同金刚石划痕深度对塌边量的影响,结果在定性上符合预期现象,从而进一步说明了离散元的方法对于该现象仿真评价的有效性。     

喷丸强化过程的有限元和离散元模拟

利用有限元法建立喷丸强化过程中单/多颗弹丸连续撞击靶材的数值分析模型,对于单弹丸撞击情况,探讨了弹丸参数(速度和角度)对靶材中残余应力场的影响,对于双弹丸连续撞击情况,探讨了第二颗弹丸速度对靶材中残余应力场的影响;建立了模拟喷丸强化过程的三维离散元模型并进行了数值试验研究,分析了喷丸强化过程的工艺参数(质量流速、初始速度、喷嘴攻角等)对颗粒流中弹丸间相互碰撞的影响;结合有限元和离散元计算结果,提出对喷丸强化工艺参数进行优化控制,提高喷丸强化的加工工艺水平,以实现更好的强化效果.     

振动力场强化单螺杆挤出固体输送的离散单元法模拟

将岩石力学中的研究方法——离散单元法引入塑料挤出固体输送研究中，并建立了固体输送段的离散输送模型。该模型可以从微观上分析聚合物颗粒在挤出过程中的受力和运动，也可以从宏观上描述整个颗粒体系的运动规律。模型能体现振动力场对强化单螺杆挤出固体输送的影响，反映电磁动态挤出机固体输送段的输送规律，为新型设备的设计应用提供理论支持。     

振动切削微观应力波机理分析与有限元仿真

振动切削的加载特定性决定了切削中应力波的产生,应力波传播对振动切削的微观机理产生重大影响。以振动切削中应力波产生及在切削区的传播为切入点,对内反射波,反射断裂及动态应力强度因子加以分析,并进行有限元仿真,解释了振动切削的能量作用集中,剪切角增大的实质。     

基于离散单元法的铝粉冲击加载过程三维数值模拟

基于离散单元法原理,应用三维离散元软件PFC3D对金属粉末的冲击加载过程进行了模拟,利用分离式霍普金森压杆实验验证了模拟结果。对压制过程中颗粒的运动情况进行了初步研究分析,发现颗粒的速度分布形状为不规则弧形,并存在分布梯度。刚受到冲击时,颗粒以横向移动为主进行重排,随着颗粒速度的增加,颗粒的运动方向逐渐向下偏移,以此规律,逐步传递。上部颗粒的垂直下移与下部颗粒的横向重排是颗粒间产生剪切的主要原因。     

基于Lagrange法的金属切削加工过程数值模拟

利用Lagrange法在SuperForm软件中对金属切削加工过程及加工过程中的切削热、切削力耦合问题进行了数值仿真。模拟结果与实验结果非常接近，可以为实际加工过程的控制提供参考和依据。     

滚筒振动对铺粉质量影响的离散元模拟

以Al₂O₃陶瓷粉末为研究对象,建立了Al₂O₃陶瓷粉末流动的离散元方法模型。针对增材制造铺粉工艺中滚筒振动对粉床质量的影响问题,模拟滚筒振动方向、振幅和频率对粉床的密实性、均匀性和平整度的影响规律。仿真结果表明：滚筒轴向振动可提高粉床密实性和均匀性,却会导致粉床平整度变差;滚筒径向振动会导致较差的粉床平整度,当振幅大于8 μm时,颗粒的压缩和回弹效应导致粉床质量显著降低;滚筒切向振动可以提高粉床的密实性和均匀性,对粉床平整度影响很小,但切向振动频率过高容易引起粉末飞溅。研究表明在切向方向对滚筒施加低频的振动可以有效提高增材制造粉床质量。     

基于正交切削模型的铣削加工有限元仿真

以铲齿成形铣刀的使用寿命为优化目标,对刀具的几何角度、切削用量进行模拟研究。建立正交铣削加工模型来模拟仿真铣削过程,并对切削加工过程中所得到的一些基本物理量进行分析和讨论。从理论深度上把握切削加工的状态,为建立合适的加工工艺策略提供理论和技术上的支持。