【碩士】離散元的砌塊振動(dòng)成型密實(shí)過程的模擬研究

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　　【碩士】離散元的砌塊振動(dòng)成型密實(shí)過程的模擬研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：太原理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　砌塊成型機(jī)工作時(shí)，主要是采用振動(dòng)成型。目前砌塊成型機(jī)散粒物料振動(dòng)研究和設(shè)計(jì)的方法主要有兩種，一種是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)而建立的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，但該理論和方法把散粒群體作為整體來考慮，所以不能很好地解決振動(dòng)成型的設(shè)計(jì)問題。另一種是依靠經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)的方法，但該方法既費(fèi)時(shí)費(fèi)力又很難達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。本研究首次利用離散元方法對(duì)振動(dòng)成型工藝中粒群密實(shí)過程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬?！　? 20世紀(jì)70年代，Cundall等提出離散元法，其基本思想是把散粒群體簡(jiǎn)化成具有一定形狀和質(zhì)量顆粒的集合，賦予接觸顆粒間及顆粒與接觸邊界間某種接觸力學(xué)模型和模型中的參數(shù)，以考慮顆粒之間及顆粒與邊界間的接觸作用和顆粒與邊界的不同物理機(jī)械性質(zhì)。離散元法采用動(dòng)態(tài)松弛法、牛頓第二定律和時(shí)步迭代求解每個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)和位移，因而特別適合于求解非線性問題。正是由于諸多優(yōu)點(diǎn)，使得離散元法己成為研究散粒群體動(dòng)力學(xué)問題的一種通用方法，并在巖土工程與風(fēng)沙流動(dòng)，散粒物料的輸送、混合、分級(jí)，顆粒的結(jié)塊與碰撞，土壤與機(jī)械的相互作用，化工過程裝備和礦山裝備等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。　　本文介紹了離散單元法的基本原理，著重討論了球顆粒體接觸時(shí)的接觸力的計(jì)算，分別討論無粘連力時(shí)兩顆粒體法向和切向接觸力的計(jì)算。對(duì)于離散元法計(jì)算中參數(shù)的選擇及其對(duì)計(jì)算的影響也作了探討。文中較詳細(xì)地介紹了所引入的干顆粒離散元程序總體結(jié)構(gòu)、編程思想，及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、迭代計(jì)算、時(shí)步的確定等，以使讀者對(duì)離散元法的實(shí)現(xiàn)過程有進(jìn)一步的了解?！　? 利用并開發(fā)PFC2D離散元軟件對(duì)振動(dòng)過程中粒群孔隙度的變化情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究，揭示了振動(dòng)條件下孔隙度變化的規(guī)律，探討了顆粒摩擦系數(shù)、顆粒粒徑、振動(dòng)源頻率和振幅對(duì)孔隙度變化的影響。結(jié)果表明孔隙度與摩擦系數(shù)成正比，與顆粒粒徑成反LL；振幅與孔隙度變化呈二次曲線關(guān)系；采用高頻振動(dòng)有助于減小孔隙度變化的波動(dòng)。研究結(jié)果對(duì)于合理設(shè)計(jì)振動(dòng)參數(shù)，對(duì)提高機(jī)制砌塊生產(chǎn)質(zhì)量有一定參考價(jià)值?！　?

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