【碩士】離散元的砌塊振動成型密實過程的模擬研究

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　　【碩士】離散元的砌塊振動成型密實過程的模擬研究　　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　　砌塊成型機工作時，主要是采用振動成型。目前砌塊成型機散粒物料振動研究和設(shè)計的方法主要有兩種，一種是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)而建立的設(shè)計理論和設(shè)計方法，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成型的設(shè)計問題。另一種是依靠經(jīng)驗或試驗的方法，但該方法既費時費力又很難達到理想的設(shè)計效果。本研究首次利用離散元方法對振動成型工藝中粒群密實過程進行了計算機模擬?！　? 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械性質(zhì)。離散元法采用動態(tài)松弛法、牛頓第二定律和時步迭代求解每個顆粒的運動和位移，因而特別適合于求解非線性問題。正是由于諸多優(yōu)點，使得離散元法己成為研究散粒群體動力學(xué)問題的一種通用方法，并在巖土工程與風(fēng)沙流動，散粒物料的輸送、混合、分級，顆粒的結(jié)塊與碰撞，土壤與機械的相互作用，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的接觸力的計算，分別討論無粘連力時兩顆粒體法向和切向接觸力的計算。對于離散元法計算中參數(shù)的選擇及其對計算的影響也作了探討。文中較詳細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、迭代計算、時步的確定等，以使讀者對離散元法的實現(xiàn)過程有進一步的了解?！　? 利用并開發(fā)PFC2D離散元軟件對振動過程中粒群孔隙度的變化情況進行了試驗研究，揭示了振動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、振動源頻率和振幅對孔隙度變化的影響。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；采用高頻振動有助于減小孔隙度變化的波動。研究結(jié)果對于合理設(shè)計振動參數(shù)，對提高機制砌塊生產(chǎn)質(zhì)量有一定參考價值?！　?

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