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)進行成型試驗,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)設計了5組對照試驗,分析顆粒模型微觀參數(shù)對模型宏觀力學行為影響規(guī)律。仿真試驗結果表明:Maxwell體彈性系數(shù)增大時,加載至目標載荷所需位移增加,仿真結束時殘余應力增加;Maxwell體黏性系數(shù)增大時,加載結束后殘余應力增加。Kelvin體彈性系數(shù)增大時加載至目標載荷所需的位移減小,仿真結束時殘余應力減少。Kelvin體黏性系數(shù)增大時加載結束時應力突降值增大,但仿真結束時殘余應力減小。摩擦系數(shù)主要影響加載至目標載荷所需位移,摩擦系數(shù)越大,加載至目標載荷位移越小。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曲線與實驗室物料壓縮試驗所得力學曲線吻合;物料... 

【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學學報. 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)大學學報第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應力Stress/MPa時間Time/s圖2預壓載荷對加載過程載荷變化影響圖Figure2Stresswithtimeforimpactofpreloadingstress1.運算區(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，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置。最后使建立好的仿真模型運行一定時間，直到系統(tǒng)中顆粒狀態(tài)如圖3，此時顆粒最大速度穩(wěn)定在為0.11mm·s-1，默認該狀態(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]，其力學本構模型如圖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。顆粒間接觸力學關系如下[19]

--陽農(nóng)業(yè)大學學報第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應力Stress/MPa時間Time/s圖2預壓載荷對加載過程載荷變化影響圖Figure2Stresswithtimeforimpactofpreloadingstress1.運算區(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，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置。最后使建立好的仿真模型運行一定時間，直到系統(tǒng)中顆粒狀態(tài)如圖3，此時顆粒最大速度穩(wěn)定在為0.11mm·s-1，默認該狀態(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]，其力學本構模型如圖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。顆粒間接觸力學關系如下[19]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]機施有機肥散體顆粒離散元模型參數(shù)標定[J]. 袁全春,徐麗明,邢潔潔,段壯壯,馬帥,于暢暢,陳晨.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(18)
[2]玉米秸稈接觸物理參數(shù)測定與離散元仿真標定[J]. 張濤,劉飛,趙滿全,麻乾,王偉,樊琦,閆鵬.  中國農(nóng)業(yè)大學學報. 2018(04)
[3]基于離散元法的螺旋進料器物料流動特性分析[J]. 薛志平,白雪衛(wèi),張博,劉慶玉,高堃峰.  沈陽農(nóng)業(yè)大學學報. 2017(01)
[4]玉米秸稈粉料單�？字旅艹尚瓦^程離散元模擬[J]. 李永奎,孫月銖,白雪衛(wèi).  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(20)
[5]棉籽顆粒在三自由度混聯(lián)振動篩面上的運動規(guī)律[J]. 王成軍,劉瓊,馬履中,李龍.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(06)
[6]伯格斯模型參數(shù)調(diào)試與巖石蠕變特性顆粒流分析[J]. 楊振偉,金愛兵,周喻,嚴瓊,王凱,高玉娟.  巖土力學. 2015(01)
[7]生物質(zhì)顆粒燃料成型的黏彈性本構模型[J]. 霍麗麗,趙立欣,田宜水,姚宗路,孟海波.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2013(09)
[8]碎玉米秸稈卷壓過程的流變行為試驗[J]. 李汝莘,耿愛軍,趙何,包偉,范修文.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2012(18)
[9]玉米秸稈成型燃料生命周期評價[J]. 朱金陵,王志偉,師新廣,楊樹華,何曉峰,雷廷宙.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2010(06)



本文編號：3403033