筒倉(cāng)在許多工業(yè)中廣泛用于散裝物料的裝卸。糧食顆粒是典型的散體材料,以離散元數(shù)值模擬為主要手段建立糧食顆粒的宏-細(xì)觀橋梁,探究散體糧食顆粒在筒倉(cāng)中的細(xì)觀動(dòng)力學(xué)特征,是量化研究倉(cāng)內(nèi)糧食顆粒運(yùn)動(dòng)特性的主要方法。但是目前應(yīng)用較為廣泛的單一圓形顆粒簡(jiǎn)化模型既不能準(zhǔn)確反映糧食顆粒的非規(guī)則形狀,更難以精確模擬筒倉(cāng)卸糧過程中的散體宏細(xì)觀動(dòng)態(tài)力學(xué)機(jī)理。因此,建立更符合顆粒真實(shí)形狀的離散元模型,對(duì)于揭示糧食顆粒在卸料散體動(dòng)力特征細(xì)觀機(jī)理,具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文依托國(guó)家自然基金項(xiàng)目（51708182）“筒倉(cāng)卸糧成拱及其對(duì)倉(cāng)壁超壓作用的動(dòng)態(tài)演進(jìn)機(jī)制研究”,利用離散元軟件建立多球組合顆粒模型,并進(jìn)行室內(nèi)卸糧物理模型試驗(yàn),驗(yàn)證模擬模型的準(zhǔn)確性;并基于該模型,針對(duì)筒倉(cāng)卸糧過程中流動(dòng)特性和成拱塌陷現(xiàn)象等細(xì)宏觀動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的量化研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1.本文通過EDEM離散元軟件建立仿真模擬筒倉(cāng)模型,采用多球組合顆粒模型擬合橢球型小麥顆粒,詳細(xì)闡述了離散元軟件中顆粒的接觸檢測(cè)算法和三維顆粒的接觸力計(jì)算,多球顆粒的獨(dú)特接觸力運(yùn)算方式,以及顆�；谂ｎD第二定律的運(yùn)動(dòng)方程和顆粒力學(xué)行為和運(yùn)動(dòng)特征的更新方... 

【文章來源】：河南工業(yè)大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多球組合顆粒模型接觸情況

2多球組合顆粒模型14（注：I為顆粒的慣性矩，F(xiàn)為顆粒體所受的合力）。在運(yùn)算的每個(gè)微小時(shí)段，細(xì)觀動(dòng)力學(xué)參數(shù)都在發(fā)生改變。以顆粒A為例，力在一個(gè)微小時(shí)段的更新為)t(F)t(F)tt(Fnnn(14)(t)ΔF(t)FΔt)(tFttt(15)速度在一個(gè)微小時(shí)段的更新為ΔtF(t)vΔt)(tvmaa(16)ΔtM(t)wΔt)(twIaa(17)顆粒位置與旋轉(zhuǎn)角度在一個(gè)微小時(shí)段的更新為Δt)2t(tv(t)rΔt)(traaa(18)Δt)2Δt(tv(t)θΔt)(tθaaa(19)2.2數(shù)值模擬模型建立2.2.1筒倉(cāng)數(shù)值模擬模型本文首先采用3Dmax軟件繪制三維筒倉(cāng)模型，再將所繪制的筒倉(cāng)模型導(dǎo)入離散元軟件，運(yùn)用建立的筒倉(cāng)模型進(jìn)行卸糧數(shù)值模擬試驗(yàn)。筒倉(cāng)模型由一個(gè)方形倉(cāng)體和一個(gè)半角為60°梯形漏斗組成。筒倉(cāng)模型如圖6所示。圖6筒倉(cāng)卸糧數(shù)值分析模型Fig.6Numericalsimulationmodelofsilodischarge

河南工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文152.2.2多球模型建立圓顆粒由于具有接觸簡(jiǎn)單，運(yùn)算消耗小，可以基本模擬散體物料力學(xué)行為等優(yōu)點(diǎn)，而在散體顆粒的離散元模擬中廣為應(yīng)用。但是顆粒的形狀對(duì)于顆粒的物理力學(xué)性質(zhì)和動(dòng)態(tài)力學(xué)行為都有影響，因此本文建立一個(gè)多球組合的顆粒簇模型以求改進(jìn)模擬效果。本文提出多球組合顆粒模型建立模擬不規(guī)則糧食顆粒,多球組合顆粒模型表示以多個(gè)剛性小球相互疊合成一個(gè)整體來模擬除圓球外其它形狀的顆粒。已知小麥顆粒形狀近似于不規(guī)則的橢球體，選用三球顆粒組合模型以交叉組合的方式擬合小麥顆粒，可以很好地模擬橢球的輪廓，長(zhǎng)短軸比和顆粒圓度。針對(duì)本文研究不規(guī)則糧食顆粒（小麥）的形態(tài)，擬合形狀如圖7所示。圖7擬合小麥顆粒形狀的多球組合顆粒模型Fig.7Multi-sphereparticlemodelforfittinggrainshapeofwheat2.2.3參數(shù)設(shè)定參照文獻(xiàn)[59]中的測(cè)量方法，可以確定有機(jī)板壁與顆粒之間的摩擦系數(shù)在0.3-0.6之間，顆粒的內(nèi)摩擦系數(shù)在0.2-0.5之間。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]中的測(cè)量方法對(duì)小麥的楊氏模量和泊松比進(jìn)行了測(cè)量，并通過三軸試驗(yàn)的應(yīng)力曲線最終確定小麥-小麥摩擦系數(shù)為0.3，小麥與倉(cāng)壁摩擦系數(shù)為0.4。參考IstvánOldal等提出的試驗(yàn)方法對(duì)恢復(fù)系數(shù)進(jìn)行了精確測(cè)量和應(yīng)用[56]。所確定的模擬參數(shù)在表1中列出。表1模擬中物理參數(shù)及其數(shù)值Table1Physicalparametersandvaluesinsimulation參數(shù)Parameter數(shù)值Value顆粒Particle顆粒密度ρ/kg·m-3Particledensityρ/kg·m-31460顆粒黏聚系數(shù)βParticlecohesioncoefficientβ0.05楊氏模量Ep/PaYoung"smodulusEp/Pa1e9泊松比vRPoisson"sratiovR0.25

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 盧征.  河南科技. 2018(17)
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[9]筒倉(cāng)倉(cāng)壁摩擦對(duì)倉(cāng)壁側(cè)壓力影響的研究[J]. 張昭,劉克瑾,肖昭然,王世豪.  河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(05)
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博士論文
[1]顆粒破碎與形狀對(duì)顆粒材料力學(xué)性質(zhì)影響的離散元研究[D]. 周倫倫.武漢大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2955926