為建立玉米秸稈散粒體成型離散元模型,以不同壓縮參數(shù)進(jìn)行成型試驗(yàn),利用離散元仿真軟件基于內(nèi)置Burgers模型對壓縮過程建立仿真模型,并利用控制變量法針對模型參數(shù)設(shè)計(jì)了5組對照試驗(yàn),分析顆粒模型微觀參數(shù)對模型宏觀力學(xué)行為影響規(guī)律。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明:Maxwell體彈性系數(shù)增大時(shí),加載至目標(biāo)載荷所需位移增加,仿真結(jié)束時(shí)殘余應(yīng)力增加;Maxwell體黏性系數(shù)增大時(shí),加載結(jié)束后殘余應(yīng)力增加。Kelvin體彈性系數(shù)增大時(shí)加載至目標(biāo)載荷所需的位移減小,仿真結(jié)束時(shí)殘余應(yīng)力減少。Kelvin體黏性系數(shù)增大時(shí)加載結(jié)束時(shí)應(yīng)力突降值增大,但仿真結(jié)束時(shí)殘余應(yīng)力減小。摩擦系數(shù)主要影響加載至目標(biāo)載荷所需位移,摩擦系數(shù)越大,加載至目標(biāo)載荷位移越小。依此規(guī)律,通過調(diào)試微觀參數(shù),確定適用于描述樣品玉米秸稈散粒體物料的仿真模型參數(shù):Maxwell體彈性系數(shù)Em為1.75×105N·m-1,黏性系數(shù)ηm為2.6×107N·s·m-1;Kelvin體彈性系數(shù)Ek為1.8×104N·m-1,黏性系數(shù)ηk為0.7×104N·s·m-1,摩擦系數(shù)f為0.5。該參數(shù)下仿真模型壓縮過程力學(xué)曲線與實(shí)驗(yàn)室物料壓縮試驗(yàn)所得力學(xué)曲線吻合;物料... 

【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,50(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

生物質(zhì)致密成型裝置圖

--陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第50卷沈1.壓縮活塞；2.成型腔；3.底端支撐1.Loadingpiston;2.Densificationcavity;3.Pedestal圖1生物質(zhì)致密成型裝置圖Figure1Biomassdensificationdevice應(yīng)力Stress/MPa時(shí)間Time/s圖2預(yù)壓載荷對加載過程載荷變化影響圖Figure2Stresswithtimeforimpactofpreloadingstress1.運(yùn)算區(qū)域；2.上加載平面幾何邊界；3.圓柱幾何邊界；4.底端平面幾何邊界1.Domainarea;2.Topplaneboarder;3.Cylinderboarder;4.Bottomplaneboarder圖3秸稈散粒體仿真模型圖Figure3SimulatedDEMmodelofcornstalkpellets圖4Burgers流變模型圖Figure4Burgersrheologicalmodel被壓縮至58.27mm，孔隙率由初始的84.88%減小為60.89%。再參考裝置尺寸及物料壓縮后尺寸，建立直徑為50mm、高為100mm圓柱幾何邊界，圓柱幾何邊界軸向與重力方向平行。以圓柱底面為基準(zhǔn)，法向與圓柱軸向平行建立相互平行，距離為65mm的底端平面幾何邊界和上加載平面幾何邊界。在幾何邊界封閉區(qū)域內(nèi)生成顆粒，顆粒半徑為2.0~2.6mm均勻分布，其它顆粒屬性按前文所述測量值設(shè)置。最后使建立好的仿真模型運(yùn)行一定時(shí)間，直到系統(tǒng)中顆粒狀態(tài)如圖3，此時(shí)顆粒最大速度穩(wěn)定在為0.11mm·s-1，默認(rèn)該狀態(tài)下顆粒間重疊量完全釋放。通過將所有顆粒速度設(shè)置為0mm·s-1并保存，然后將該狀態(tài)作為后續(xù)數(shù)值模擬的初始狀態(tài)。2.2Burgers流變模型Burgers流變學(xué)模型是用于描述顆粒間接觸力的變化規(guī)律的一種常見模型[18]，其力學(xué)本構(gòu)模型如圖4�？梢钥闯鯞urgers模型是由Maxwell單元體及Kelvin單元體串聯(lián)而成。在離散單元法中，將顆粒間接觸力分解為法向及切向，分別用一個(gè)Burgers流變模型表示，并且在切向Burgers模型上串聯(lián)摩擦塊元件以限制顆粒切向受力上限。顆粒間接觸力學(xué)關(guān)系如下[19]

--陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第50卷沈1.壓縮活塞；2.成型腔；3.底端支撐1.Loadingpiston;2.Densificationcavity;3.Pedestal圖1生物質(zhì)致密成型裝置圖Figure1Biomassdensificationdevice應(yīng)力Stress/MPa時(shí)間Time/s圖2預(yù)壓載荷對加載過程載荷變化影響圖Figure2Stresswithtimeforimpactofpreloadingstress1.運(yùn)算區(qū)域；2.上加載平面幾何邊界；3.圓柱幾何邊界；4.底端平面幾何邊界1.Domainarea;2.Topplaneboarder;3.Cylinderboarder;4.Bottomplaneboarder圖3秸稈散粒體仿真模型圖Figure3SimulatedDEMmodelofcornstalkpellets圖4Burgers流變模型圖Figure4Burgersrheologicalmodel被壓縮至58.27mm，孔隙率由初始的84.88%減小為60.89%。再參考裝置尺寸及物料壓縮后尺寸，建立直徑為50mm、高為100mm圓柱幾何邊界，圓柱幾何邊界軸向與重力方向平行。以圓柱底面為基準(zhǔn)，法向與圓柱軸向平行建立相互平行，距離為65mm的底端平面幾何邊界和上加載平面幾何邊界。在幾何邊界封閉區(qū)域內(nèi)生成顆粒，顆粒半徑為2.0~2.6mm均勻分布，其它顆粒屬性按前文所述測量值設(shè)置。最后使建立好的仿真模型運(yùn)行一定時(shí)間，直到系統(tǒng)中顆粒狀態(tài)如圖3，此時(shí)顆粒最大速度穩(wěn)定在為0.11mm·s-1，默認(rèn)該狀態(tài)下顆粒間重疊量完全釋放。通過將所有顆粒速度設(shè)置為0mm·s-1并保存，然后將該狀態(tài)作為后續(xù)數(shù)值模擬的初始狀態(tài)。2.2Burgers流變模型Burgers流變學(xué)模型是用于描述顆粒間接觸力的變化規(guī)律的一種常見模型[18]，其力學(xué)本構(gòu)模型如圖4�？梢钥闯鯞urgers模型是由Maxwell單元體及Kelvin單元體串聯(lián)而成。在離散單元法中，將顆粒間接觸力分解為法向及切向，分別用一個(gè)Burgers流變模型表示，并且在切向Burgers模型上串聯(lián)摩擦塊元件以限制顆粒切向受力上限。顆粒間接觸力學(xué)關(guān)系如下[19]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3403033