【硕士】离散元的砌块振动成型密实过程的模拟研究

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内容简介

　　【硕士】离散元的砌块振动成型密实过程的模拟研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：太原理工大学　　学位年度：2008　　 砌块成型机工作时，主要是采用振动成型。目前砌块成型机散粒物料振动研究和设计的方法主要有两种，一种是基于连续介质力学而建立的设计理论和设计方法，但该理论和方法把散粒群体作为整体来考虑，所以不能很好地解决振动成型的设计问题。另一种是依靠经验或试验的方法，但该方法既费时费力又很难达到理想的设计效果。本研究首次利用离散元方法对振动成型工艺中粒群密实过程进行了计算机模拟。　　 20世纪70年代，Cundall等提出离散元法，其基本思想是把散粒群体简化成具有一定形状和质量颗粒的集合，赋予接触颗粒间及颗粒与接触边界间某种接触力学模型和模型中的参数，以考虑颗粒之间及颗粒与边界间的接触作用和颗粒与边界的不同物理机械性质。离散元法采用动态松弛法、牛顿第二定律和时步迭代求解每个颗粒的运动和位移，因而特别适合于求解非线性问题。正是由于诸多优点，使得离散元法己成为研究散粒群体动力学问题的一种通用方法，并在岩土工程与风沙流动，散粒物料的输送、混合、分级，颗粒的结块与碰撞，土壤与机械的相互作用，化工过程装备和矿山装备等研究领域得到广泛应用。　　 本文介绍了离散单元法的基本原理，着重讨论了球颗粒体接触时的接触力的计算，分别讨论无粘连力时两颗粒体法向和切向接触力的计算。对于离散元法计算中参数的选择及其对计算的影响也作了探讨。文中较详细地介绍了所引入的干颗粒离散元程序总体结构、编程思想，及数据存储、迭代计算、时步的确定等，以使读者对离散元法的实现过程有进一步的了解。　　 利用并开发PFC2D离散元软件对振动过程中粒群孔隙度的变化情况进行了试验研究，揭示了振动条件下孔隙度变化的规律，探讨了颗粒摩擦系数、颗粒粒径、振动源频率和振幅对孔隙度变化的影响。结果表明孔隙度与摩擦系数成正比，与颗粒粒径成反LL；振幅与孔隙度变化呈二次曲线关系；采用高频振动有助于减小孔隙度变化的波动。研究结果对于合理设计振动参数，对提高机制砌块生产质量有一定参考价值。　　

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