采用離散元方法對(duì)沖擊載荷作用下E形、U形和dolos形（扭轉(zhuǎn)H形）等非凸體顆粒材料的緩沖性能進(jìn)行數(shù)值分析。計(jì)算結(jié)果表明:與球形顆粒相比,非凸體顆粒材料具有良好的緩沖特性。同時(shí),不同顆粒形狀都存在一個(gè)臨界長(zhǎng)寬比R_c,當(dāng)長(zhǎng)寬比R<R_c時(shí),底板的壓力峰值隨長(zhǎng)寬比R的增加而減小;當(dāng)長(zhǎng)寬比R>R_c時(shí),底板的壓力峰值變化不再顯著并趨于穩(wěn)定。通過(guò)設(shè)定不同材料參數(shù)分析非凸體顆粒材料能耗散的主要方式,發(fā)現(xiàn)非凸體顆粒材料能量耗機(jī)制以摩擦耗散為主要方式,非彈性碰撞為次要方式,基本不存在飛濺顆粒耗散能量現(xiàn)象。最后,對(duì)顆粒系統(tǒng)在沖擊過(guò)程中的平均配位數(shù)變化進(jìn)行了討論,以揭示非凸體顆粒形狀對(duì)顆粒介質(zhì)摩擦耗能機(jī)制的影響,結(jié)果表明,高長(zhǎng)寬比的非凸體顆粒在沖擊作用下顆粒單元接觸更穩(wěn)定,有利于摩擦力通過(guò)滑移誘導(dǎo)能量耗散,這導(dǎo)致非凸體顆粒具有更好的緩沖性能。 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,50(02)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２不同長(zhǎng)寬比的Ｅ形顆粒模型Ｆｉｇ．２Ｅ－ｓｈａｐｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｄｅｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｓ0.583∶10.667∶10.792∶11.000∶11.417∶1

２顆粒材料沖擊過(guò)程的數(shù)值模擬采用落雨法在圓筒容器中隨機(jī)生成等質(zhì)量的顆粒床，并在重力作用下進(jìn)行堆積。同時(shí)，在顆粒床表面生成與圓筒內(nèi)徑相等的圓板，并以１０ｍｍ／ｓ的速度向下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)不同尺寸顆粒床表面的凹凸程度，下降約１～３ｍｍ，最終使顆粒床表面平整，撤去平板直至顆粒系統(tǒng)穩(wěn)定。此時(shí)，沖擊物在距顆粒床表面２ｍｍ位置處生成并以１ｍ／ｓ的垂直速度自由下落，如圖３所示。值得注意的是，整個(gè)數(shù)值模擬過(guò)程中沖擊物的初始速度為１ｍ／ｓ，屬于低速?zèng)_擊過(guò)程。這主要是由于高速?zèng)_擊載荷必然會(huì)對(duì)局部顆粒單元造成不可恢復(fù)的塑性形變，而本文主要討論非凸形顆粒的幾何形狀對(duì)顆粒材料緩沖性能的影響。因此，本文不考慮高速?zèng)_擊所引起的塑性變形對(duì)顆粒材料宏細(xì)觀特性的影響。圖３非球形顆粒床沖擊過(guò)程的離散元模型Ｆｉｇ．３Ｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｇｒａｎｕｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｂｕｆｆｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｔｕｄｙ首先，體積分?jǐn)?shù)是反映顆粒材料堆積狀態(tài)的重要物理參數(shù)。圖４給出了不同長(zhǎng)寬比的Ｅ形、Ｕ形和ｄｏｌｏｓ形顆粒的體積分?jǐn)?shù)，并與球形和棒狀顆粒的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行對(duì)比。從圖４中可以看出，隨著顆0.60.50.40.30.2體積分?jǐn)?shù)U形E形dolos形棒狀球形0.60.40.81.01.21.4顆粒長(zhǎng)寬比圖４不同形狀顆粒的長(zhǎng)寬比對(duì)體積分?jǐn)?shù)的影響Ｆｉｇ．４Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｌｅｎｇｔｈ－ｗｉｄｔｈｒａｔｉｏｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ粒長(zhǎng)寬比的增加，Ｅ形、Ｕ形和ｄ

２顆粒材料沖擊過(guò)程的數(shù)值模擬采用落雨法在圓筒容器中隨機(jī)生成等質(zhì)量的顆粒床，并在重力作用下進(jìn)行堆積。同時(shí)，在顆粒床表面生成與圓筒內(nèi)徑相等的圓板，并以１０ｍｍ／ｓ的速度向下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)不同尺寸顆粒床表面的凹凸程度，下降約１～３ｍｍ，最終使顆粒床表面平整，撤去平板直至顆粒系統(tǒng)穩(wěn)定。此時(shí)，沖擊物在距顆粒床表面２ｍｍ位置處生成并以１ｍ／ｓ的垂直速度自由下落，如圖３所示。值得注意的是，整個(gè)數(shù)值模擬過(guò)程中沖擊物的初始速度為１ｍ／ｓ，屬于低速?zèng)_擊過(guò)程。這主要是由于高速?zèng)_擊載荷必然會(huì)對(duì)局部顆粒單元造成不可恢復(fù)的塑性形變，而本文主要討論非凸形顆粒的幾何形狀對(duì)顆粒材料緩沖性能的影響。因此，本文不考慮高速?zèng)_擊所引起的塑性變形對(duì)顆粒材料宏細(xì)觀特性的影響。圖３非球形顆粒床沖擊過(guò)程的離散元模型Ｆｉｇ．３Ｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｇｒａｎｕｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｂｕｆｆｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｔｕｄｙ首先，體積分?jǐn)?shù)是反映顆粒材料堆積狀態(tài)的重要物理參數(shù)。圖４給出了不同長(zhǎng)寬比的Ｅ形、Ｕ形和ｄｏｌｏｓ形顆粒的體積分?jǐn)?shù)，并與球形和棒狀顆粒的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行對(duì)比。從圖４中可以看出，隨著顆0.60.50.40.30.2體積分?jǐn)?shù)U形E形dolos形棒狀球形0.60.40.81.01.21.4顆粒長(zhǎng)寬比圖４不同形狀顆粒的長(zhǎng)寬比對(duì)體積分?jǐn)?shù)的影響Ｆｉｇ．４Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｌｅｎｇｔｈ－ｗｉｄｔｈｒａｔｉｏｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ粒長(zhǎng)寬比的增加，Ｅ形、Ｕ形和ｄ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3530071