筒倉在許多工業(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-細觀橋梁,探究散體糧食顆粒在筒倉中的細觀動力學(xué)特征,是量化研究倉內(nèi)糧食顆粒運動特性的主要方法。但是目前應(yīng)用較為廣泛的單一圓形顆粒簡化模型既不能準確反映糧食顆粒的非規(guī)則形狀,更難以精確模擬筒倉卸糧過程中的散體宏細觀動態(tài)力學(xué)機理。因此,建立更符合顆粒真實形狀的離散元模型,對于揭示糧食顆粒在卸料散體動力特征細觀機理,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文依托國家自然基金項目（51708182）“筒倉卸糧成拱及其對倉壁超壓作用的動態(tài)演進機制研究”,利用離散元軟件建立多球組合顆粒模型,并進行室內(nèi)卸糧物理模型試驗,驗證模擬模型的準確性;并基于該模型,針對筒倉卸糧過程中流動特性和成拱塌陷現(xiàn)象等細宏觀動力學(xué)機理進行詳細的量化研究。主要研究內(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模型,采用多球組合顆粒模型擬合橢球型小麥顆粒,詳細闡述了離散元軟件中顆粒的接觸檢測算法和三維顆粒的接觸力計算,多球顆粒的獨特接觸力運算方式,以及顆�；谂ｎD第二定律的運動方程和顆粒力學(xué)行為和運動特征的更新方... 

【文章來源】：河南工業(yè)大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：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）。在運算的每個微小時段，細觀動力學(xué)參數(shù)都在發(fā)生改變。以顆粒A為例，力在一個微小時段的更新為)t(F)t(F)tt(Fnnn(14)(t)ΔF(t)FΔt)(tFttt(15)速度在一個微小時段的更新為ΔtF(t)vΔt)(tvmaa(16)ΔtM(t)wΔt)(twIaa(17)顆粒位置與旋轉(zhuǎn)角度在一個微小時段的更新為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筒倉數(shù)值模擬模型本文首先采用3Dmax軟件繪制三維筒倉模型，再將所繪制的筒倉模型導(dǎo)入離散元軟件，運用建立的筒倉模型進行卸糧數(shù)值模擬試驗。筒倉模型由一個方形倉體和一個半角為60°梯形漏斗組成。筒倉模型如圖6所示。圖6筒倉卸糧數(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單，運算消耗小，可以基本模擬散體物料力學(xué)行為等優(yōu)點，而在散體顆粒的離散元模擬中廣為應(yīng)用。但是顆粒的形狀對于顆粒的物理力學(xué)性質(zhì)和動態(tài)力學(xué)行為都有影響，因此本文建立一個多球組合的顆粒簇模型以求改進模擬效果。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剛性小球相互疊合成一個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，長短軸比和顆粒圓度。針對本文研究不規(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[59]中的測量方法，可以確定有機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[11]中的測量方法對小麥的楊氏模量和泊松比進行了測量，并通過三軸試驗的應(yīng)力曲線最終確定小麥-小麥摩擦系數(shù)為0.3，小麥與倉壁摩擦系數(shù)為0.4。參考IstvánOldal等提出的試驗方法對恢復(fù)系數(shù)進行了精確測量和應(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】：
期刊論文
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[3]數(shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用[J]. 盧征.  河南科技. 2018(17)
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博士論文
[1]顆粒破碎與形狀對顆粒材料力學(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：2955926