非阻塞性颗粒阻尼(non-obstructive particle damper,NOPD)腔体几何形状会显著改变颗粒层间的压力分布特性,从而影响其振动抑制性能。采用离散元数值方法(discrete element method,DEM)分析了圆锥腔体NOPD的动力学特性。首先,构建了NOP...非阻塞性颗粒阻尼(non-obstructive particle damper,NOPD)腔体几何形状会显著改变颗粒层间的压力分布特性,从而影响其振动抑制性能。采用离散元数值方法(discrete element method,DEM)分析了圆锥腔体NOPD的动力学特性。首先,构建了NOPD基于离散元的数值模型,并进行了实验测试,结合实验结果验证了模型的可靠性。重点讨论了圆锥腔体NOPD结构参数如颗粒填充比、体积比参数(单个颗粒体积与腔体容积之比)及壁倾角等对其减振性能的影响机制。分析结果表明,圆锥腔体NOPD在0.6的填充比时呈现最佳阻尼效果,且该最优值与壁倾角无关。然后,通过对比分析发现在填充比低于0.6时,圆锥腔体NOPD增加了颗粒间碰撞耗能而表现出优于圆柱形腔体NOPD的减振性能;但当填充比超过0.6时,圆锥结构导致颗粒运动受限反而使其性能下降。参数优化计算显示,锥壁最佳倾斜角度区间为45°~55°,同时确定了最优体积占比参数为0.00032。展开更多
为研究农业机械与水田壤土间的相互作用,需获取水田壤土的物理及接触参数。结合物理堆积试验,以休止角作为响应值,采用离散元法(DEM)并选取Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)接触模型对长江中游地区水田壤土展开参数标...为研究农业机械与水田壤土间的相互作用,需获取水田壤土的物理及接触参数。结合物理堆积试验,以休止角作为响应值,采用离散元法(DEM)并选取Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)接触模型对长江中游地区水田壤土展开参数标定研究。首先,通过物理堆积试验获取了壤土休止角(AoR)与含水率间的定量关系,由不同含水率土壤的堆积结果筛分出4种代表性堆积形态,由于水田壤土堆积体轮廓外形比较独特,因此仅对其左右两侧轮廓采用三次多项式进行局部拟合,计算其休止角。以长江中游地区水田壤土成因和预试验为依据来确定其离散元模型中9个参数的高低水平值,通过Plackett-Burman试验设计进行方差分析,发现壤土剪切模量、壤土间动摩擦因数、壤土与不锈钢间静摩擦因数和JKR表面能对AoR影响明显。然后,采用基于响应面法(RSM)原理的Box-Behnken试验设计(BBD)建立了AoR与4个显著性参数间的二次多项式回归模型。依据二次多项式回归模型对目标响应进行预测,得到最优参数组合。以此为基础对壤土AoR进行离散元仿真,AoR数值计算结果(45.4°)与试验结果(44.6°)相对误差为1.79%。最后,选取含水率分别为44.4%、48.7%的壤土进行堆积角仿真模拟,计算结果与堆积试验相对误差分别为2.8%、7.14%。研究表明:回归模型可以根据壤土含水率或AoR预测长江中游地区水田壤土的相关本征参数和接触参数。展开更多
文摘非阻塞性颗粒阻尼(non-obstructive particle damper,NOPD)腔体几何形状会显著改变颗粒层间的压力分布特性,从而影响其振动抑制性能。采用离散元数值方法(discrete element method,DEM)分析了圆锥腔体NOPD的动力学特性。首先,构建了NOPD基于离散元的数值模型,并进行了实验测试,结合实验结果验证了模型的可靠性。重点讨论了圆锥腔体NOPD结构参数如颗粒填充比、体积比参数(单个颗粒体积与腔体容积之比)及壁倾角等对其减振性能的影响机制。分析结果表明,圆锥腔体NOPD在0.6的填充比时呈现最佳阻尼效果,且该最优值与壁倾角无关。然后,通过对比分析发现在填充比低于0.6时,圆锥腔体NOPD增加了颗粒间碰撞耗能而表现出优于圆柱形腔体NOPD的减振性能;但当填充比超过0.6时,圆锥结构导致颗粒运动受限反而使其性能下降。参数优化计算显示,锥壁最佳倾斜角度区间为45°~55°,同时确定了最优体积占比参数为0.00032。
文摘为研究农业机械与水田壤土间的相互作用,需获取水田壤土的物理及接触参数。结合物理堆积试验,以休止角作为响应值,采用离散元法(DEM)并选取Hertz-Mindlin with JKR(Johnson-Kendall-Roberts)接触模型对长江中游地区水田壤土展开参数标定研究。首先,通过物理堆积试验获取了壤土休止角(AoR)与含水率间的定量关系,由不同含水率土壤的堆积结果筛分出4种代表性堆积形态,由于水田壤土堆积体轮廓外形比较独特,因此仅对其左右两侧轮廓采用三次多项式进行局部拟合,计算其休止角。以长江中游地区水田壤土成因和预试验为依据来确定其离散元模型中9个参数的高低水平值,通过Plackett-Burman试验设计进行方差分析,发现壤土剪切模量、壤土间动摩擦因数、壤土与不锈钢间静摩擦因数和JKR表面能对AoR影响明显。然后,采用基于响应面法(RSM)原理的Box-Behnken试验设计(BBD)建立了AoR与4个显著性参数间的二次多项式回归模型。依据二次多项式回归模型对目标响应进行预测,得到最优参数组合。以此为基础对壤土AoR进行离散元仿真,AoR数值计算结果(45.4°)与试验结果(44.6°)相对误差为1.79%。最后,选取含水率分别为44.4%、48.7%的壤土进行堆积角仿真模拟,计算结果与堆积试验相对误差分别为2.8%、7.14%。研究表明:回归模型可以根据壤土含水率或AoR预测长江中游地区水田壤土的相关本征参数和接触参数。
