本文關(guān)鍵詞：基于滑移線法及無(wú)網(wǎng)格法固體顆粒介質(zhì)傳力性能研究

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【摘要】：固體顆粒介質(zhì)成形工藝(Solid Granule Medium Forming Technology,SGMF)是通過(guò)固體顆粒介質(zhì)取代剛性凸模(液體或彈性體)的作用實(shí)現(xiàn)管、板材成形的工藝。傳力介質(zhì)選擇固體顆粒是該工藝的最大特點(diǎn),該工藝的基礎(chǔ)工作是進(jìn)行高壓下固體顆粒介質(zhì)傳力性能的研究。根據(jù)固體顆粒介質(zhì)受力流動(dòng)特點(diǎn),論文將滑移線理論應(yīng)用于固體顆粒介質(zhì)的傳力性能研究。基于固體顆粒介質(zhì)傳力性能試驗(yàn),建立固體顆粒介質(zhì)壓力模型,依據(jù)固體顆粒介質(zhì)材料性能試驗(yàn)選取適當(dāng)?shù)牟牧蠀?shù),利用軸對(duì)稱(chēng)滑移線理論來(lái)分析在不同條件下固體顆粒介質(zhì)的傳力性能。將理論計(jì)算結(jié)果跟試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算跟試驗(yàn)測(cè)量得出的固體顆粒傳力規(guī)律基本一致,從而驗(yàn)證固體顆粒介質(zhì)傳力性能的滑移線解是可靠的。通過(guò)軸對(duì)稱(chēng)滑移線理論計(jì)算,可以更加方便預(yù)測(cè)不同條件下的固體顆粒介質(zhì)壓力傳遞規(guī)律,并且可以研究摩擦力對(duì)固體顆粒介質(zhì)傳力性能的影響。根據(jù)有限元方法在研究固體顆粒介質(zhì)受力流動(dòng)中存在的網(wǎng)格畸變等問(wèn)題,論文首次將無(wú)網(wǎng)格法應(yīng)用于固體顆粒介質(zhì)的傳力性能研究。依據(jù)固體顆粒介質(zhì)材料性能試驗(yàn),選取適當(dāng)?shù)牟牧蠀?shù)來(lái)構(gòu)建數(shù)值模型,采用巖土力學(xué)中擴(kuò)展的Drucker-Prager線性模型,建立在不同條件下SPH法的數(shù)值模型,最后通過(guò)ABAQUS/Explicit來(lái)實(shí)現(xiàn)分析計(jì)算。對(duì)比無(wú)網(wǎng)格法模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果可知,固體顆粒介質(zhì)傳力性能的SPH解是可靠的。通過(guò)改變SPH法數(shù)值模型中顆粒介質(zhì)粒子數(shù)、核函數(shù)類(lèi)型,研究粒子數(shù)、核函數(shù)類(lèi)型對(duì)無(wú)網(wǎng)格法模擬結(jié)果的影響。對(duì)比不同內(nèi)摩擦角的模擬結(jié)果,可以探索出固體顆粒介質(zhì)內(nèi)摩擦角對(duì)無(wú)網(wǎng)格法模擬結(jié)果的影響。通過(guò)SPH模擬結(jié)果可以看出,顆粒介質(zhì)粒子數(shù)、核函數(shù)類(lèi)型以及內(nèi)摩擦角對(duì)模擬結(jié)果均具有重要影響。通過(guò)將滑移線理論和無(wú)網(wǎng)格法應(yīng)用于分析固體顆粒介質(zhì)傳力性能,證明上述研究方法及理論是可行的,為固體顆粒介質(zhì)成形工藝提供了新的研究方法。
【關(guān)鍵詞】：固體顆粒 軸對(duì)稱(chēng)滑移線法 Drucker-Prager線性模型 SPH法 無(wú)網(wǎng)格法 內(nèi)摩擦角
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG386
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 前言10-11
• 1.2 固體顆粒介質(zhì)工藝研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 無(wú)網(wǎng)格法分析金屬變形研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 亟待解決的問(wèn)題及主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.4.1 亟待解決的問(wèn)題14-15
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 固體顆粒傳力性能的滑移線解16-35
• 2.1 前言16
• 2.2 固體顆粒介質(zhì)材料性能試驗(yàn)16-18
• 2.3 巖土力學(xué)中土的強(qiáng)度理論18-19
• 2.3.1 抗剪強(qiáng)度庫(kù)倫定律18
• 2.3.2 極限平衡條件18-19
• 2.4 軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題的滑移線場(chǎng)理論19-23
• 2.4.1 軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題的平衡方程20
• 2.4.2 K點(diǎn)極限應(yīng)力莫爾圓20-23
• 2.5 軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題邊界條件的確定23-25
• 2.5.1 料筒側(cè)壁邊界條件23-24
• 2.5.2 壓頭接觸面邊界條件24-25
• 2.6 有限差分法的應(yīng)用25-27
• 2.6.1 劃分有限差分網(wǎng)格25-26
• 2.6.2 兩種基本差分原理26-27
• 2.6.3 有限差分法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程27
• 2.7 固體顆粒介質(zhì)的力學(xué)模型27-29
• 2.7.1 固體顆粒介質(zhì)、壓頭及料筒參數(shù)的確定28-29
• 2.7.2 固體顆粒力學(xué)模型邊界條件的計(jì)算29
• 2.8 固體顆粒介質(zhì)傳力性能的滑移線數(shù)值解29-33
• 2.8.1 固體顆粒在料筒內(nèi)被壓縮時(shí)的滑移線分布29-30
• 2.8.2 固體顆粒介質(zhì)傳力性能的理論結(jié)果30-33
• 2.9 本章小結(jié)33-35
• 第3章 無(wú)網(wǎng)格法的基本原理35-49
• 3.1 前言35
• 3.2 緊支試函數(shù)加權(quán)殘量法35-36
• 3.3 緊支試函數(shù)的構(gòu)造36-39
• 3.3.1 核函數(shù)近似36-38
• 3.3.2 重構(gòu)核函數(shù)近似38-39
• 3.4 配點(diǎn)型無(wú)網(wǎng)格法39-41
• 3.4.1 配點(diǎn)型無(wú)網(wǎng)格法基本原理39-41
• 3.4.2 配點(diǎn)型無(wú)網(wǎng)格法流程41
• 3.5 SPH法基本原理及數(shù)值實(shí)現(xiàn)41-46
• 3.5.1 SPH法基本原理41-44
• 3.5.2 SPH法數(shù)值的實(shí)現(xiàn)44-46
• 3.6 程序算例46-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第4章 固體顆粒傳力性能的SPH解49-62
• 4.1 SPH法在ABAQUS的應(yīng)用49-51
• 4.1.1 SPH法的模型49-50
• 4.1.2 SPH法的平滑長(zhǎng)度h50
• 4.1.3 生成PC3D單元方法50-51
• 4.2 顆粒介質(zhì)傳力性能的SPH法仿真建模51-54
• 4.2.1 顆粒介質(zhì)粒子模型的建立51-53
• 4.2.2 壓頭、料筒材料模型的建立53-54
• 4.3 固體顆粒介質(zhì)傳力性能的模擬結(jié)果54-58
• 4.4 SPH法模擬影響因素的研究58-61
• 4.4.1 粒子數(shù)的影響58-59
• 4.4.2 核函數(shù)類(lèi)型的影響59-60
• 4.4.3 內(nèi)摩擦角的影響60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士期間承擔(dān)科研任務(wù)與主要成果67-68
• 致謝68

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