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粗糙颗粒的随机离散元模拟——随机法向接触定律(英文) 被引量:4
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作者 冯云田 赵婷婷 +1 位作者 加藤淳 周伟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期629-636,共8页
真实颗粒的力学性质会受到其随机粗糙表面的影响,然而在传统离散元模拟中通常假设颗粒具有光滑表面,因此有必要在定量考虑颗粒表面粗糙度的基础上改进离散元的接触模型。本文基于经典GreenwoodWilliamson(GW)模型通过理论分析和数值模... 真实颗粒的力学性质会受到其随机粗糙表面的影响,然而在传统离散元模拟中通常假设颗粒具有光滑表面,因此有必要在定量考虑颗粒表面粗糙度的基础上改进离散元的接触模型。本文基于经典GreenwoodWilliamson(GW)模型通过理论分析和数值模拟提出了一种可以考虑颗粒表面粗糙度的法向接触定律;开发了基于Newton-Raphson迭代的数值计算方法,通过输入颗粒重叠量和一系列表面粗糙系数计算总接触力;讨论了改进计算方法效率和准确性的相关问题。相对于GW模型中接触关系的复杂积分表示,拟合得到新随机接触定律的表达式具有类似Hertz定律的简单结构,只包含一个表征颗粒表面粗糙度标准偏差的新增参数,σ,可以方便的引入当前离散元模拟程序中进行计算。 展开更多
关键词 表面粗糙度 接触定律 离散 随机离散元 数值模型
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基于改进粗糙表面Greenwood-William接触模型的离散元方法 被引量:2
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作者 赵婷婷 冯云田 +1 位作者 王敏 王勇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期3440-3452,3460,共14页
颗粒材料的表面粗糙度在很大程度上影响颗粒集合体的力学特性,传统离散元方法中对颗粒具有光滑表面的假设,使得其无法准确描述真实颗粒材料的接触行为,因此有必要发展可以定量考虑颗粒表面粗糙度的随机离散元方法。在介绍经典粗糙表面... 颗粒材料的表面粗糙度在很大程度上影响颗粒集合体的力学特性,传统离散元方法中对颗粒具有光滑表面的假设,使得其无法准确描述真实颗粒材料的接触行为,因此有必要发展可以定量考虑颗粒表面粗糙度的随机离散元方法。在介绍经典粗糙表面接触模型Greenwood-Williamson(简称G-W)模型的基础上,分析了G-W模型应用于离散元模拟的缺陷,提出了分别考虑颗粒重叠光滑部分和粗糙部分的改进模型,并推导出了相应的无量纲形式,对比了经典G-W模型与改进模型计算得到的粗糙颗粒接触时压力分布、变形分布、总接触力等结果。结果表明,改进的接触模型能够更直观地反映颗粒表面粗糙度对颗粒接触的影响。基于改进的接触模型,采用两步曲线拟合手段,得到了可以直接应用于离散元模拟的随机法向接触定律。将该定律通过开发用户自定义接触模型引入到颗粒离散元程序PFC^(3D)中。通过数值试验观察了表面粗糙度在不同加载路径下对颗粒集合体力学特性的影响。 展开更多
关键词 表面粗糙度 Greenwood-Williamson模型 接触定律 随机离散元
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