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离散元法的改进及其在颗粒介质研究中的应用

本文应用弹性力学理论对Cundall的离散元模型进行了改进,提出线性变刚度和  (本文共7页) 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

固体颗粒介质成形新工艺及其理论研究

本课题来源于河北省自然科学基金项目“金属管材固体颗粒介质胀形新工艺及其理论研究(项目编号:502177)”。通过对目前传统胀形工艺的深入分析和研究,提出了固体颗粒介质成形工艺(Solid granules medium forming technology, SGMF)。固体颗粒介质成形是采用固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对管坯进行胀形的工艺。该新工艺与传统软模成形工艺的重要区别不仅在于传压介质的不同,而且由于传压介质的改变,导致了其成形规律的不同。本工艺及其理论研究在国内外尚无报道,在飞机、航天器和汽车等领域具有广阔的应用前景。自行设计制造了固体颗粒介质传压性能试验与测试装置;首次通过试验测得了固体颗粒介质的传压规律,给出了固体颗粒介质体积压缩率的幂指函数定律;建立了非均匀内压作用下的载荷模型:线性载荷模型和余弦载荷模型。对薄壁管受非均匀内压作用下,薄壁管的弹性加载进行了弹性力学分析,得到了薄壁管初始屈服时的变形...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

颗粒介质多点接触碰撞的瞬态动力学分析

颗粒介质是自然界、交通工程和建筑工程等领域中广泛存在的一种材料组织形式。对于颗粒介质中力的传递分布规律研究,已有的概率理论模型和实验、仿真结果差距大,亟待发展一种更精细准确的理论模型。部分学者研究了颗粒介质在己知动载荷作用下的动力学响应,仍缺乏碰撞载荷作用下其瞬态力学行为的分析。由于碰撞载荷曲线不仅与接触区形状、材料和接触刚度有关,而且在计算碰撞载荷曲线时还需处理非线性单边接触约束,因此颗粒介质多点碰撞问题较为困难,对于此类问题的瞬态响应分析方法很不完善。本文针对颗粒介质的多点接触碰撞问题,采用理论和数值方法进行了研究,具体研究内容如下:(1)探讨了颗粒介质中力的分布概率的两种近似方法,基于这两种方法本文提出新的力的传递概率理论模型。对六角密排型颗粒介质在集中静载荷作用下各层颗粒中竖向作用力的分布状态进行研究。得到了三种方法下颗粒介质中各层颗粒受上层颗粒竖向作用力随水平位置的分布。结果表明,两条峰线上的力随着层数的增加呈幂函数衰...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南工业大学
湖南工业大学

不同固体颗粒介质下气力提升机理及性能研究

气力提升系统有着成本低廉、结构简单、环境污染少和安全可靠等优点,能够实现传统的输运系统无法应用的场合,如水文地质复杂矿区钻孔水力开采、深海采矿和较深水域河道清淤等。尤其是将气力提升系统应用于钻孔水力开采、深海采矿和河道清淤,这对减少经济发展与矿产资源供应之间的矛盾,改善河道环境都具有重要意义。目前对于不同固体颗粒介质下,气力提升机理和性能方面的研究不够完善,导致气力提升系统的应用受到限制。因此,本文以不同固体颗粒介质下的气力提升系统作为研究对象,采用理论与实验研究相结合的方式着重探讨气力提升机理和性能随运行参数的变化特征。文中通过基于牛顿第二定律建立了不同固体颗粒介质下的临界提升模型,并分析了气力提升系统中固体颗粒介质的临界提升条件,之后基于能量守恒定律建立了包含固体颗粒速率和液相速率的提升效率模型。采用麦饭石陶瓷颗粒和河沙固体颗粒分别作为气力提升系统实验测试装置的提升介质,获取了气力提升性能随运行参数的变化规律,同时运用高速摄...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

颗粒介质表层的蜗牛式运动的模型研究

本文提出了颗粒介质表层一种全新的机器人运动模式(蜗牛式运动),机器人通过底部波动面与颗粒之间的相互作用达到在颗粒介质表层平稳运动的效果。首先,通过离散单元法(Discrete Element method,DEM)对这一模型进行了数值模拟。结果表明在该种运动模式下,机器人能够快速达到稳定状态,其运动方向与机器人底面波传播方向相反,稳定速度大小与波速大小近似成线性关系,比值与机器人底面波的振幅波长比相关。机器人底面的压力分布显示,当机器人与颗粒相互作用时,波状底面将分为紧压部分与松弛部分,机器人与颗粒之间的作用力主要分布于紧压部分。其次,基于DEM模拟的压力分布情况,本文使用阻力理论(Resistive Force theory,RFT)对这一模型进行了二次模拟,其结果与DEM模拟结果吻合良好。最后,结合DEM模拟与RFT模拟的结果得出结论,蜗牛式机器人可以很好的适用于颗粒环境,具有设计简单、运动平稳、易于控制、设计空间广阔等诸多...  (本文共44页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州大学
兰州大学

运动物体在颗粒介质中的阻力特性的实验研究

在生物制药、化工、农业、地球物理等领域,机械设备在作业中通常会接触到大量的离散类颗粒介质,而颗粒介质与设备的相互作用会对设备的工作效率和作业性能等产生直接的影响。在这其中,物体在颗粒介质中运动时所受到的阻力特征对一些工业设备的形状设计、性能优化及使用寿命的预测都极为重要,而阻力的大小以及演化特征则与周围颗粒介质的动力学状态密切相关。目前这方面的研究工作相对比较少,阻力的产生机制以及与物体运动状态等之间的标度关系等并没有统一和清晰的认识。本学位论文基于环形流变仪和自行设计搭建的颗粒斜冲击实验平台,研究了物体在颗粒介质中发生旋转和冲击运动时的动力学特性,进一步分析了不同运动情形下阻力的产生机制并建立了相应的阻力标度律。主要工作分为以下几个方面:1.基于环形流变仪,测量了圆盘形转子在颗粒介质中旋转时受到的阻力从瞬态到稳定过程的演化特征;基于两种不同的颗粒材料,分析了圆盘转子的埋入深度对稳态阶段圆盘受到的扭矩的影响规律,建立了扭矩与埋入...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>