本文關(guān)鍵詞：基于有限元—離散元的三體摩擦界面多尺度模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了研究三體摩擦界面中第一體變形與顆粒第三體狀態(tài)的相互影響,本文利用有限元法和離散元法分別模擬第一體和顆粒第三體,建立了它們之間應(yīng)力應(yīng)變的傳遞機制,保證了二者能各自為對方提供邊界條件。在軟件方面,選擇了有限元軟件ANSYS/LSDYNA和離散元軟件PFC2d,通過二次開發(fā),實現(xiàn)了軟件間數(shù)據(jù)的有效傳遞以及循環(huán)有序的計算。 利用該多尺度方法,模擬了平行板剪切顆粒第三體的過程,整個模型分為兩個子區(qū)域：有限元區(qū)域(上板)和離散元區(qū)域(顆粒第三體和下板),上板在一定的外載荷壓應(yīng)力下擠壓顆粒第三體,下板以恒定的速度剪切顆粒第三體。重點研究了剪切過程中的能量耗散情況、宏觀摩擦系數(shù)、兩板間隙、應(yīng)力分布以及不同外載荷壓應(yīng)力、剪切速度、彈性模量和顆粒粒徑下第三體顆粒的運動狀態(tài)。 模擬結(jié)果表明：在不考慮顆粒間黏連作用時,由上、下板輸入系統(tǒng)的能量主要由顆粒間的摩擦作用耗散了,整個系統(tǒng)能量守恒；外載荷壓應(yīng)力低于5MPa時,顆粒間的碰撞增多使得第三體內(nèi)無量綱化平均應(yīng)力增大,宏觀摩擦系數(shù)也隨之增大；同時,第一體內(nèi)應(yīng)力分布與第三體內(nèi)力鏈的分布相對應(yīng),第三體內(nèi)力鏈越強則與其接觸的第一體的壓應(yīng)力越大；在剪切過程中,第三體內(nèi)部顆粒間的接觸隨接觸角度的分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性,0-90。各區(qū)間內(nèi)的強接觸較多,尤其在54～72°之間；顆粒接觸隨接觸力大小的分布也具有一定的規(guī)律性,顆粒接觸力與第三體顆粒平均接觸力的比值在0-0.6范圍內(nèi),顆粒接觸數(shù)較多,在此范圍外,顆粒接觸數(shù)隨該比值的增大而減小。
【關(guān)鍵詞】：三體摩擦界面 多尺度法 應(yīng)力分布 顆粒接觸狀態(tài) 摩擦特性
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH117
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致謝7-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 概述13
• 1.2 摩擦學(xué)研究中的三體摩擦界面問題13-17
• 1.2.1 三體磨粒磨損14-15
• 1.2.2 研磨拋光15
• 1.2.3 顆粒流潤滑15-17
• 1.3 三體摩擦界面的數(shù)值模擬研究17-22
• 1.3.1 連續(xù)介質(zhì)模型17-18
• 1.3.2 非連續(xù)介質(zhì)模型18-21
• 1.3.3 三體摩擦界面的多尺度研究方法21-22
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評述22-23
• 1.5 本文研究內(nèi)容23-24
• 第二章 三體摩擦界面多尺度模型的構(gòu)建及程序?qū)崿F(xiàn)24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 離散元法與有限元法簡介24-26
• 2.2.1 離散元法簡介24-25
• 2.2.2 有限元法簡介25-26
• 2.3 多尺度分析模型及耦合方法26-28
• 2.3.1 分析模型介紹26-27
• 2.3.2 多尺度耦合方法27-28
• 2.4 仿真模型的建立及關(guān)鍵問題28-31
• 2.4.1 離散元區(qū)域建模及關(guān)鍵問題28-29
• 2.4.2 有限元區(qū)域建模及關(guān)鍵問題29-31
• 2.4.3 壓縮過程與剪切過程的模擬31
• 2.5 程序?qū)崿F(xiàn)31-34
• 2.5.1 數(shù)據(jù)傳遞接口31-32
• 2.5.2 循環(huán)計算過程32-33
• 2.5.3 軟件間傳遞數(shù)據(jù)的計算33
• 2.5.4 循環(huán)流程圖33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 三體摩擦界面的宏觀分析35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 做功及能量分析35-36
• 3.3 宏觀摩擦系數(shù)36-38
• 3.4 兩板間隙分析38-41
• 3.5 模型應(yīng)力分析41-47
• 3.5.1 第一體應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析41-43
• 3.5.2 顆粒第三體應(yīng)力分析43-45
• 3.5.3 第一體應(yīng)力分布與顆粒第三體接觸狀態(tài)的關(guān)系45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-49
• 第四章 第三體顆粒狀態(tài)分析49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 第三體顆粒速度分析49-51
• 4.3 第三體顆粒接觸狀態(tài)分析51-59
• 4.3.1 顆�？�/強接觸數(shù)及強接觸率的分布51-53
• 4.3.2 第三體顆粒平均接觸力的分布53-55
• 4.3.3 顆粒接觸隨接觸角度的分布55-57
• 4.3.4 顆粒接觸隨接觸力大小的分布57-59
• 4.4 第三體顆�；坡史治�59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻64-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：基于有限元—離散元的三體摩擦界面多尺度模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：403809