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基于SPH-DEM并行计算的滑坡涌浪模拟
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作者 唐岳灏 姜清辉 《人民长江》 北大核心 2025年第5期136-142,共7页
为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流-固耦合问题,采用光滑粒子流方法(SPH)模拟水体动力学特性,通过离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形与不连续问题,构建了SPH-DEM流-固耦合算法,并开发了基于分布式MPI的并行计算程... 为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流-固耦合问题,采用光滑粒子流方法(SPH)模拟水体动力学特性,通过离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形与不连续问题,构建了SPH-DEM流-固耦合算法,并开发了基于分布式MPI的并行计算程序,实现了SPH-DEM耦合过程的大规模高性能计算。将该程序应用于湖北省江坪河水库白日垭崩塌体滑坡模拟,再现了滑坡发展、涌浪形成、河道传播、冲击大坝的灾害链过程。结果显示:涌浪在坝前最大壅高474.00 m,低于坝高476.00 m,此程序在进程数量128时取得了超过70%的并行加速效率。研究成果能有效分析滑坡涌浪灾害动力学过程,开发的并行程序可为其他国产同类软件提供借鉴。 展开更多
关键词 滑坡涌浪 流-固耦合 离散元(dem) 光滑粒子流(SPH) 白日垭崩塌体 江坪河水库
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Microstructure modeling and virtual test of asphalt mixture based on three-dimensional discrete element method 被引量:4
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作者 马涛 张德育 +2 位作者 张垚 赵永利 黄晓明 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第6期1525-1534,共10页
The objective of this work is to model the microstructure of asphalt mixture and build virtual test for asphalt mixture by using Particle Flow Code in three dimensions(PFC^(3D))based on three-dimensional discrete elem... The objective of this work is to model the microstructure of asphalt mixture and build virtual test for asphalt mixture by using Particle Flow Code in three dimensions(PFC^(3D))based on three-dimensional discrete element method.A randomly generating algorithm was proposed to capture the three-dimensional irregular shape of coarse aggregate.And then,modeling algorithm and method for graded aggregates were built.Based on the combination of modeling of coarse aggregates,asphalt mastic and air voids,three-dimensional virtual sample of asphalt mixture was modeled by using PFC^(3D).Virtual tests for penetration test of aggregate and uniaxial creep test of asphalt mixture were built and conducted by using PFC^(3D).By comparison of the testing results between virtual tests and actual laboratory tests,the validity of the microstructure modeling and virtual test built in this study was verified.Additionally,compared with laboratory test,the virtual test is easier to conduct and has less variability.It is proved that microstructure modeling and virtual test based on three-dimensional discrete element method is a promising way to conduct research of asphalt mixture. 展开更多
关键词 asphalt mixture microstructure modeling virtual test discrete element method three-dimensional method
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基于DEM-MBD耦合的中部槽磨损故障下动力学响应特征研究
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作者 李博 李嘉浩 +5 位作者 宋成友 张建军 夏蕊 王学文 崔卫秀 倪强 《机电工程》 北大核心 2025年第6期1157-1169,共13页
针对刮板输送机中部槽故障频发等问题,对故障条件下煤散料及链传动系统的动力学响应特征进行了研究。首先,构建了基于刮板输送机法的离散元法-多体动力学(DEM-MBD)耦合模型,分别从有载侧运行阻力及刮板纵向加速度两方面验证了仿真模型... 针对刮板输送机中部槽故障频发等问题,对故障条件下煤散料及链传动系统的动力学响应特征进行了研究。首先,构建了基于刮板输送机法的离散元法-多体动力学(DEM-MBD)耦合模型,分别从有载侧运行阻力及刮板纵向加速度两方面验证了仿真模型的可靠性;其次,采用改变中部槽几何属性的方法,完成了中部槽磨损故障注入;然后,基于DEM-MBD耦合模型研究了煤颗粒在故障条件下的力学特性和运动特性;最后,基于DEM-MBD耦合模型,研究了刮板链条速度、链条张力、刮板振动特性和驱动链轮转矩等在故障条件下的动力学响应特征。研究结果表明:卡滞现象降低了刮板链的平稳性;中部槽磨损对链道外侧煤颗粒的速度波动影响最大,其次是在链道处,影响最小的是在链道内侧;磨损故障下,刮板链条的链速、链条张力及振动加速度的波动幅度显著高于正常工况。该研究结果可以为解决中部槽磨损故障频发问题提供理论依据。 展开更多
关键词 中部槽 链传动系统 磨损 离散元法 多体动力学 动力学响应
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基于SPH-DEM-FEM方法的高位滑坡冲击框架建筑群损毁机制研究
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作者 樊晓一 邓鑫 +3 位作者 刘欢 夏贵平 宋嘉麒 杨居颐 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期235-248,288,共15页
高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框... 高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框架结构建筑群的冲击过程、建筑结构破坏机理、冲击力时程与框架柱关键点应力和弯矩等动力机制研究。研究结果表明:SPH-DEM-FEM耦合数值方法能够有效地模拟碎石土滑坡中土(SPH)石(DEM)混合物的抛射弹跳、爬高绕流冲击运动过程。考虑了常规建筑垂直、平行于滑坡流向的三排建筑组合布局,位于滑坡近端的纵向排列建筑表现为连续性倾倒破坏,横向排列的建筑则呈现整体倾倒破坏;因前排建筑群对滑坡冲击能量的耗散及滑坡自身摩擦耗能,位于滑坡后端建筑表现为引流面墙体和前排柱发生局部破坏,结构保持稳定,损毁程度依次为上游无建筑缓冲耗能的建筑>有横向排列的建筑>有纵向排列的建筑;纵向、横向排列的建筑冲击力衰减幅度分别31%、21%。横向框架建筑整体倾倒的损毁机制表现为框架柱的直接剪断或节点塑形铰链失效;纵向框架建筑连续性倾倒的损毁机制表现为前排框架柱的失效引起后排框架柱轴向压力和极限弯矩增加,持续冲击荷载超过其极限弯矩致使后排框架柱发生弯曲破坏,最终结构倾倒。系统能量在动能、内能和摩擦耗能间转化,其中摩擦耗能占65.5%,结构耗能占23.6%,动能快速下降与内能急剧增加是建筑破坏的关键特征。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法-(SPH-dem-FEM) 高位滑坡 框架结构建筑群 损毁机制 动力机制
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间断级配砂土潜蚀过程的DEM-CFD耦合模拟研究
5
作者 王永庆 刘智 +2 位作者 熊磊 康捷 任杰 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期175-181,共7页
潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理,采用离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型,以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响,并分析... 潜蚀是引起堤防和大坝等水利工程破坏的重要因素之一。为了深入探究潜蚀在细观尺度上的发生与发展机理,采用离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法建立了土体潜蚀细观分析模型,以探讨水力梯度和细颗粒含量对土体潜蚀的影响,并分析细颗粒流失量、流失区域及力链数量等参数的变化规律。结果表明:潜蚀的发展过程可分为启动、发展、侵蚀和稳定4个阶段;在相同的细颗粒含量下,水力梯度越大,细颗粒流失速度越快;在相同水力梯度条件下,渗流初期细颗粒的流失速度随细颗粒含量增加而减小,但其累积流失量则随之增大;潜蚀开始时,颗粒流失首先出现在渗流出口处,随后逐渐从土体两端向中心扩展;随着样品中细颗粒的流失,颗粒体系内细颗粒接触链的数量减少,而粗颗粒接触链数量基本保持不变。 展开更多
关键词 潜蚀 dem-CFD耦合 细颗粒含量 水力梯度 堤坝
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基于MBD-DEM的变工况条件下刮板输送机链环磨损行为研究
6
作者 邵云亮 李博 +1 位作者 夏蕊 李剑 《机电工程》 北大核心 2025年第3期585-598,共14页
为了解决复杂工况下刮板输送机链环磨损问题,对不同工况下的链环磨损行为进行了研究。首先,分析了刮板输送机链环产生磨损的主要原因,简化了刮板输送机的三维模型,设置了煤颗粒的离散元模型,基于多体动力学和离散元法(MBD-DEM),建立了... 为了解决复杂工况下刮板输送机链环磨损问题,对不同工况下的链环磨损行为进行了研究。首先,分析了刮板输送机链环产生磨损的主要原因,简化了刮板输送机的三维模型,设置了煤颗粒的离散元模型,基于多体动力学和离散元法(MBD-DEM),建立了刮板输送机的刚散耦合模型;然后,设定了张紧力和负载的取值范围,分析了不同张紧力、不同负载工况下对链环磨损的影响,并根据磨损程度确定了对链环磨损影响最深的张紧力和负载;最后,根据在煤层侧和挡板侧分别设定的张紧力和负载的取值,分析了在刮板输送机两侧负载不同、刮板输送机两侧链条张紧力不同的工况下,对链环磨损的影响,再次明确了张紧力和负载的大小对链环磨损的影响。研究结果表明:煤散料卡滞对磨损量产生的影响,远大于工况变化对磨损量产生的影响;65000 N张紧力和286 kg/s负载下的磨损程度最严重;65000 N张紧力无论在挡板侧还是在煤层侧,磨损深度相差不大;140 kg/s负载下,挡板侧比煤层侧磨损程度要深。该研究结果可以为解决实际工况中链环的磨损情况提供理论依据。 展开更多
关键词 输送机械 刮板机 链环 离散元法 多体动力学 磨损深度 张紧力
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基于DEM与FEM的可更换破碎齿破碎效果与强度仿真分析
7
作者 郝铭 李朋 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期179-184,共6页
针对传统分级破碎机破碎齿更换困难、不便维修的问题,研究设计了一款新型可更换破碎齿,并采用离散单元法(DEM)分析了其在破碎作业过程中的破碎效果。同时,为了评估可更换破碎齿的破碎强度,通过有限元法(FEM)进行强度分析,校核极端工况... 针对传统分级破碎机破碎齿更换困难、不便维修的问题,研究设计了一款新型可更换破碎齿,并采用离散单元法(DEM)分析了其在破碎作业过程中的破碎效果。同时,为了评估可更换破碎齿的破碎强度,通过有限元法(FEM)进行强度分析,校核极端工况下可更换破碎齿是否超过许用应力,并对可更换破碎齿进行优化设计避免应力集中。研究结果表明,新设计的可更换破碎齿破碎效果良好,设计结构合理,满足现场使用要求。 展开更多
关键词 双齿辊破碎机 离散单元法 可更换破碎齿 破碎强度
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基于CFD-DEM耦合的水射流锂-油解聚特征研究
8
作者 严培轩 柳忠彬 +2 位作者 彭帝 杨彪 王志恒 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期5266-5272,共7页
锂渣具有很高的回收再利用价值,针对锂渣回收过程中存在的表面保护剂与表面生成物(扩散泵油与氢氧化锂)阻碍回收效率以及在回收过程中存在反应不受控制出现爆炸等问题。提出通过水射流对锂渣表面保护剂与表面生成物进行冲击脱附并防止... 锂渣具有很高的回收再利用价值,针对锂渣回收过程中存在的表面保护剂与表面生成物(扩散泵油与氢氧化锂)阻碍回收效率以及在回收过程中存在反应不受控制出现爆炸等问题。提出通过水射流对锂渣表面保护剂与表面生成物进行冲击脱附并防止反应爆炸的方法,依据锂渣、表面保护剂与生成物氢氧化锂结合关系提出油-锂-氢氧化锂颗粒桥接模型,并在此基础上进一步建立水射流计算流体力学-离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)3组份耦合解聚模型,探讨在不同压力下水射流对油-锂-氢氧化锂桥接模型的冲击解聚特征。结果表明:油-锂-氢氧化锂颗粒黏结键破坏时间与射流压力关系呈反比关系,油-锂-氢氧化锂桥接模型中颗粒黏结键在0.1 MPa射流压力冲击0.05 s后,破坏率能达到95%以上;当射流压力达到0.5 MPa及以上时,黏结键破坏率达到95%时,用时仅0.015 s,可有效去除锂渣表面保护剂的同时,能及时去除氢氧化锂及其形成的泡沫,实现处理安全、高效、连续消化作业。研究成果对水射流技术应用于活泼金属的回收具有较强的指导意义,可应用于锂渣的高效可控安全消化回收领域。 展开更多
关键词 水射流 颗粒分离 锂-油 流体力学-离散单元法(CFD-dem)
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基于DEM的多孔粒状铵油炸药现场混装车螺旋的输送稳定性研究
9
作者 安振伟 李宏兵 +1 位作者 张小勇 陈世雄 《爆破器材》 北大核心 2025年第3期42-47,共6页
为提高多孔粒状铵油炸药现场混装车的计量精度,采用离散元法(DEM),以定量底螺旋的输送质量流量稳定性变异系数Cv、螺旋单圈输送量Q0以及螺旋轴扭矩M为评价指标,对定量底螺旋的输送稳定性进行研究。结果表明,多孔粒状铵油炸药混装车采用... 为提高多孔粒状铵油炸药现场混装车的计量精度,采用离散元法(DEM),以定量底螺旋的输送质量流量稳定性变异系数Cv、螺旋单圈输送量Q0以及螺旋轴扭矩M为评价指标,对定量底螺旋的输送稳定性进行研究。结果表明,多孔粒状铵油炸药混装车采用变距底螺旋输送多孔粒状硝酸铵时,螺旋输送质量流量更稳定,输送质量流量的Cv最低可达到5.51%;在统计范围内,变距底螺旋的Q0范围为3.12~3.19 kg,Cv仅为1.00%,相较等距底螺旋受螺旋转速的影响较小;在相同转速条件下,变距底螺旋轴的平均扭矩比等距底螺旋要低,且在统计范围内Cv为4.29%,较等距底螺旋更稳定、更节能。对比的实际标定单圈输送量与仿真结果表明,该仿真方法可靠。 展开更多
关键词 混装车 输送稳定 离散元法(dem) 粒状铵油 定量底螺旋
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基于CFD-DEM耦合的梯级溜槽的设计与分析 被引量:1
10
作者 孙晓霞 胡枫 孟文俊 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第5期652-656,661,共6页
针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响... 针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响。仿真结果表明:含臂架的梯级溜槽可以有效控制物料流的速度和方向,降低对溜槽内表面的冲击磨损,降低出口处的粉尘量。 展开更多
关键词 转运溜槽 计算流体力学与离散单元法(CFD-dem)耦合 粉尘
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Permanent deformation and prediction model of construction and demolition waste under repeated loading 被引量:7
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作者 HUANG Chao ZHANG Jun-hui +2 位作者 ZHANG An-shun LI Jue WANG Xin-yu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期1363-1375,共13页
This study aims to reveal the macroscopic permanent deformation(PD)behavior and the internal structural evolution of construction and demolition waste(CDW)under loading.Firstly,the initial matric suction of CDW was me... This study aims to reveal the macroscopic permanent deformation(PD)behavior and the internal structural evolution of construction and demolition waste(CDW)under loading.Firstly,the initial matric suction of CDW was measured by the filter paper method.Secondly,the PD of CDW with different humidity and stress states was investigated by repeated load triaxial tests,and a comprehensive prediction model was established.Finally,the discrete element method was performed to analyze the internal structural evolution of CDW during deformation.These results showed that the VAN-GENUCHTEN model could describe the soil-water characteristic curve of CDW well.The PD increases with the increase of the deviator stress and the number of cyclic loading,but the opposite trend was observed when the initial matric suction and confining pressure increased.The proposed model in this study provides a satisfactory prediction of PD.The discrete element method could accurately simulate the macroscopic PD of CDW,and the shear force,interlock force and sliding content increase with the increase of deviator stress during the deformation.The research could provide useful reference for the deformation stability analysis of CDW under cyclic loading. 展开更多
关键词 construction and demolition waste subgrade filler permanent deformation discrete element method prediction model
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A novel non-overlapping approach to accurately represent 2D arbitrary particles for DEM modelling 被引量:3
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作者 张强 徐卫亚 +2 位作者 刘沁雅 王伟 孟庆祥 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期190-202,共13页
Mechanical behaviors of granular materials are complicated and greatly influenced by the particle shape.Current,some composite approaches have been proposed for realistic particle shape modelling within discrete eleme... Mechanical behaviors of granular materials are complicated and greatly influenced by the particle shape.Current,some composite approaches have been proposed for realistic particle shape modelling within discrete element method(DEM),while they cannot give a good representation to the shape and mass properties of a real particle.In this work,a novel algorithm is developed to model an arbitrary particle using a cluster of non-overlapping disks.The algorithm mainly consists of two components:boundary filling and domain filling.In the boundary filling,some disks are placed along the boundary for a precise representation of the particle shape,and some more disks are placed in the domain to give an approximation to the mass properties of the particle in the domain filling.Besides,a simple method is proposed to correct the mass properties of a cluster after domain filling and reduce the number of the disks in a cluster for lower computational load.Moreover,it is another great merit of the algorithm that a cluster generated by the algorithm can be used to simulate the particle breakage because of no overlaps between the disks in a cluster.Finally,several examples are used to show the robust performance of the algorithm.A current FORTRAN version of the algorithm is available by contacting the author. 展开更多
关键词 discrete element method dem composite approaches arbitrary particles CLUSTERS non-overlapping disks
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Discrete element method analysis of lateral resistance of fouled ballast bed 被引量:3
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作者 XU Yang 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第9期2373-2381,共9页
The lateral resistance of sleeper plays an important role in ensuring the stability of a railway track, which may change in the operation of railway, due to the fouling in the ballast bed. In this work, discrete eleme... The lateral resistance of sleeper plays an important role in ensuring the stability of a railway track, which may change in the operation of railway, due to the fouling in the ballast bed. In this work, discrete element method was adopted to investigate the effect of fouling on the lateral resistance of sleeper. The shape information of ballast was captured by method of three-dimensional vision reconstruction. In order to calibrate the mechanical parameters and verify the models, a lateral resistance field test was carried out by using a custom-made device. The contact force distributions in the different parts of sleeper as well as the interaction between ballast and sleeper were discussed in depth. The results show that fouling of ballast bed evidently reduces the lateral resistance of sleeper and the decreasing degree is also related to the fouled position of ballast bed, in the order of shoulder > bottom > side.Therefore, the effect of fouling, especially the fouling in the ballast shoulder, on the lateral resistance of sleeper, should be taken into account in ballast track maintenance work. 展开更多
关键词 discrete element modelling three-dimensional vision reconstruction BALLAST lateral resistance of sleeper ballast fouling
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Discrete element method for adhesion properties evaluation of deep-sea sediment from macro and micro perspectives 被引量:1
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作者 LI Jia-ping RAO Qiu-hua +1 位作者 HUANG Tian-bao MA Wen-bo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期1701-1716,共16页
The adhesion between the mining machine and the deep-sea sediments will significantly affect the driving performance of the mining machine in the deep-sea environment.When the mining machine and the deep-sea sediment ... The adhesion between the mining machine and the deep-sea sediments will significantly affect the driving performance of the mining machine in the deep-sea environment.When the mining machine and the deep-sea sediment interaction simulation was carried out,the accuracy of the particle interaction parameters will directly affect the simulation results.This study proposed a method to systematically calibrate the interaction parameters between deep-sea sediment and grouser through the combination of experiment and simulation.The uniaxial compression test and macro adhesion test and corresponding discrete element numerical simulation were carried out,modifying the contact parameters until the simulation results are close to the experimental results.Then the micro-parameters of the JKR adhesion contact model were back calibrated with the test results,and the contact parameters between soil particle-soil particle and soil particle-metal are calibrated.Besides,the adhesion test shows that the adhesion forces were ranked in the order of 5052<STi80<TA2<TC4 under the same surface roughness,which indicates the aluminum alloy 5052 has the best anti-adhesion performance.The relationship between surface adhesion force and microscopic contact parameters was studied by discrete element numerical simulation,and the result shows that the coefficient of static friction and the coefficient of rolling friction has little effect on adhesion force.While it is mainly affected by the coefficient of restitution and surface energy,the surface adhesion force tends to decrease with the increase of the coefficient of restitution and increase with the growth of surface energy.The obtained parameters of soil particle to soil particle and soil particle to metal affecting the adhesion can contribute to the design optimization for the grouser of mining machines to decrease surface adhesion and enhance its movability and mining efficiency. 展开更多
关键词 discrete element modelling deep-sea sediment JKR adhesion contact model contact parameters surface adhesion force
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基于DEM模拟的筒仓卸料过程瞬时拱影响因素分析 被引量:2
15
作者 韦熙 周甲伟 徐耀杰 《包装与食品机械》 CAS 北大核心 2024年第4期56-66,共11页
为探究大豆在筒仓卸料过程的瞬时拱形成条件及各因素的影响规律,阐明大豆在筒仓内的流变特性,采用离散元方法(DEM),以大豆在筒仓内的卸料过程为对象,通过改变筒仓的半锥角、开口直径、颗粒间摩擦系数、物料密实度等参数,分别进行模拟仿... 为探究大豆在筒仓卸料过程的瞬时拱形成条件及各因素的影响规律,阐明大豆在筒仓内的流变特性,采用离散元方法(DEM),以大豆在筒仓内的卸料过程为对象,通过改变筒仓的半锥角、开口直径、颗粒间摩擦系数、物料密实度等参数,分别进行模拟仿真。结果表明,半锥角为30°,35°,45°时,最大压力值分别为2390.76,2289.53,2540.9 Pa;开口直径为50,60,70 mm时,卸料时间分别为103,62,40 s;摩擦系数设置为0.6,0.7,0.8时,卸料时间分别为61.9,64.9,67.2 s;密实度设置为500,750,1000 mm时,最大质量流量分别为0.44,0.50,0.67 kg/s。研究为更精确地寻求其他散料食品在筒仓卸料过程的流变特性提供参考。 展开更多
关键词 离散元方法 筒仓 卸料 瞬时拱 影响因素
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基于DEM-FEM法的碎冰区船舶冰致疲劳损伤分析 被引量:1
16
作者 周陈炎 张佳宁 +1 位作者 黄炼 陈玲 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期64-68,共5页
极地运输船在碎冰区航行时会不断与海冰发生碰撞,致使内部产生周期性损伤,加剧了船体结构的疲劳问题。为此,本文建立一种基于离散元-有限元(DEM-FEM)的碎冰区航行船舶冰致疲劳损伤评估方法。首先,根据实际海冰分布,构造出一种混合海冰... 极地运输船在碎冰区航行时会不断与海冰发生碰撞,致使内部产生周期性损伤,加剧了船体结构的疲劳问题。为此,本文建立一种基于离散元-有限元(DEM-FEM)的碎冰区航行船舶冰致疲劳损伤评估方法。首先,根据实际海冰分布,构造出一种混合海冰模型和数值碎冰航道。利用离散元法(DEM)计算出船体-碎冰碰撞下的冰载荷时历。将冰载荷时历施加到船体上,利用有限元法(FEM)计算出各疲劳子工况下的热点应力时历。采用改进四峰谷值雨流计数法统计热点应力时历的应力水平,基于线性累积损伤准则的S-N曲线法计算出各热点总的疲劳损伤度。最后,将本方法的计算结果与LR规范算法的结果进行对比分析,验证该方法的适用性。本方法可为碎冰区航行船舶的冰致疲劳损伤评估提供一定参考。 展开更多
关键词 离散元-有限元 混合碎冰模型 冰载荷 疲劳损伤
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不同含水率玉米秸秆的可断裂柔性纤维模型参数标定 被引量:1
17
作者 李艳洁 陈玉滢 +2 位作者 孙雪 林涵 何进 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期43-52,共10页
在国家玉米秸秆机械化粉碎还田大力普及的背景下,针对用于实际田间粉碎的玉米秸秆力学仿真模型简化与参数标定问题,该研究首先基于离散单元法将玉米秸秆简化为节点球连接的多段球柱单元可断裂柔性纤维模型;然后通过三点弯曲试验获得3种... 在国家玉米秸秆机械化粉碎还田大力普及的背景下,针对用于实际田间粉碎的玉米秸秆力学仿真模型简化与参数标定问题,该研究首先基于离散单元法将玉米秸秆简化为节点球连接的多段球柱单元可断裂柔性纤维模型;然后通过三点弯曲试验获得3种不同含水率玉米秸秆的载荷-位移曲线,采用最陡爬坡与Box-Behnken试验设计方法对提出模型的弹性比、塑性比、弯曲限制角和失效比进行标定;最后在2 m×10 m域内建立了由直立根茬与平铺于地表秸秆共同构成的数值模型,进行秸秆粉碎还田仿真,并与田间秸秆粉碎试验进行对比。研究结果发现:标定参数后的模型用于秸秆粉碎仿真的粉碎合格率与实际田间试验结果的误差低于2%,验证了所提方法的可行性以及数值模型的准确性。研究结果表明,通过合理的标定方法,可断裂柔性纤维模型适用于秸秆粉碎的数值仿真计算,可为秸秆粉碎还田机具的关键部件结构优化和最优参数选取提供合理依据。 展开更多
关键词 离散元 秸秆 玉米 参数标定 可断裂柔性纤维模型
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烟丝离散元接触参数标定及其破碎模型构建 被引量:2
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作者 李光 李紫迪 《沈阳农业大学学报》 北大核心 2025年第1期59-72,共14页
[目的]针对目前烟丝颗粒仿真中离散元接触参数缺乏、破碎模型空缺的问题,进行烟丝接触参数标定,构建烟丝破碎模型,并进行破碎参数标定。[方法]以烟丝为研究对象,构建烟丝离散元接触模型,结合Plackett-Burman试验设计和Box-Behnken试验... [目的]针对目前烟丝颗粒仿真中离散元接触参数缺乏、破碎模型空缺的问题,进行烟丝接触参数标定,构建烟丝破碎模型,并进行破碎参数标定。[方法]以烟丝为研究对象,构建烟丝离散元接触模型,结合Plackett-Burman试验设计和Box-Behnken试验设计确定烟丝各项物理参数,其中烟丝颗粒泊松比、烟丝间恢复系数、烟丝间静摩擦系数、烟丝间滚动摩擦系数、烟丝与设备恢复系数、烟丝与设备静摩擦系数、烟丝与设备动摩擦系数及烟丝剪切模量的最优值分别为0.35,0.35,0.49,0.03,0.35,0.44,0.12,5.75×10^(6)Pa;构建烟丝破碎模型,通过重球跌落试验标定破碎模型的主要参数,其中黏结半径0.216 mm、单位法向刚度4.62×10^(10)N·m^(-3)、单位切向刚度1.62×10^(10)N·m^(-3)、临界法向力5.10×10^(10)Pa、临界切向力1.89×10^(10)Pa,并通过单轴压缩试验进一步验证破碎参数的有效性。[结果]在烟丝离散元接触参数标定中,数值模拟与试验结果相对误差平均值为2.9%,烟丝离散元接触参数标定精确;在烟丝破碎模型的参数标定中,重球跌落的数值模拟与试验结果相对误差平均值为0.82%,单轴压缩的数值模拟与试验结果相对误差平均值为4.53%,烟丝破碎模型可靠。[结论]研究结果可为探究烟丝造碎提供有效模型参考。 展开更多
关键词 烟丝 离散元 虚拟标定 破碎模型 数值模拟
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深层页岩气井压裂窜扰—生产一体化数值模拟
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作者 王强 王玉丰 +5 位作者 赵金洲 宋毅 沈骋 胡永全 李小伟 杨郁 《天然气工业》 北大核心 2025年第8期53-66,共14页
中国深层页岩气资源量丰富,但其储层中裂缝带、断层等结构弱面发育,井工厂水平井压裂作业模式下井间窜扰频发,严重影响了深层页岩气井产能的发挥。为此,针对当前深层页岩气井井间裂缝交汇及其对气井产能影响规律认识不清的问题,基于有... 中国深层页岩气资源量丰富,但其储层中裂缝带、断层等结构弱面发育,井工厂水平井压裂作业模式下井间窜扰频发,严重影响了深层页岩气井产能的发挥。为此,针对当前深层页岩气井井间裂缝交汇及其对气井产能影响规律认识不清的问题,基于有限离散元方法和嵌入式离散裂缝模型构建了复杂裂缝扩展—渗流一体化模型,采用微地震数据及商业软件验证了模型的可靠性和准确性,并研究了裂缝窜扰对页岩气水平井产能的影响机制,基于对4类典型储层的分析,定量优化了不同类型压裂段施工规模。研究结果表明:①天然裂缝和小断层越发育,响应井压裂裂缝长度、停泵后裂缝二次扩展长度越长,引发井间裂缝窜扰发生时间越早,压力涨幅越高,激动井压裂后储层改造效率越低;②压窜后继续增加压裂规模对提高激动井页岩气产量效果有限,对于低风险窜扰段,激动井累计产气量随压裂规模呈近线性增加,对于中、高风险窜扰段,激动井累计产气量在压窜前呈近线性增加,在压窜后呈缓慢增加或不增加趋势;③随着窜扰风险增加,激动井第一次压裂最优规模逐渐降低,后续可采用一次或多次暂堵压裂措施以提高页岩储层改造效率。结论认为,该认识厘清了井间窜扰程度对气井产能的影响,提出了针对不同窜扰风险储层的最优施工方案及暂堵等应对措施,为深层页岩气开发工艺优化提供了理论指导和实践依据。 展开更多
关键词 深层页岩气 有限离散元 嵌入式离散裂缝模型 压裂窜扰 产能模型 拉链式压裂
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烧结矿竖冷炉内物料流动的优化
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作者 李海峰 祁腾飞 +1 位作者 张永杰 邹宗树 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期44-51,60,共9页
为改善梅钢竖冷炉内物料流动,提出了边缘-中心混合布料的优化措施,并使用离散单元法分析该措施对竖冷炉内的物料速度分布以及运动流型的改善效果.结果表明,边缘-中心混合布料能够将颗粒速度分布,从现有中间单一布料方式的边缘区速度较... 为改善梅钢竖冷炉内物料流动,提出了边缘-中心混合布料的优化措施,并使用离散单元法分析该措施对竖冷炉内的物料速度分布以及运动流型的改善效果.结果表明,边缘-中心混合布料能够将颗粒速度分布,从现有中间单一布料方式的边缘区速度较小而中间区和中心区速度较大,改为边缘区和中心区速度较大,而中间区速度较小;同时将物料运动流型从原来的“U”型变为“—”型;并将颗粒下移的最小整体流指数,从原来的0.645增加至0.762,从而提高炉内物料流动的“整体流”程度.但该布料方式也会造成中间区大颗粒偏析严重.可尝试调整边缘和中心下料管的相对高度,以平衡物料流动的改善和偏析的增加. 展开更多
关键词 竖冷炉 烧结矿 流型 整体流 离散单元法
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