颗粒弹塑性滚动接触模型研究

论文摘要

滚动接触模型作为离散单元法的重要组成部分,对于预测颗粒系统运动状态、深入理解颗粒物质力学细节以及宏观行为特性等方面起着十分重要的作用。为了考虑滚动接触对颗粒系统的影响,许多滚动接触模型被提出,其中基于物理假设推导的弹塑性-弹簧阻尼滚动接触模型与实际的滚动接触过程比较相近并且适用情况最为广泛。虽然该滚动接触模型在形式上解决了其他模型数值不稳定的问题,但是由于其模拟参数是基于弹簧-阻尼接触面假设推导而来,其模拟参数的取值范围以及物理意义不够明确,特别是其模拟参数与颗粒材料属性之间的关系亟待补充。本文基于弹塑性接触力学分析和有限元分析,对球状颗粒弹塑性滚动接触过程进行了无量纲分析,得到了球形颗粒在弹塑性滚动过程中受到的滚动阻力随颗粒属性和外部载荷之间的关系,并且得到了弹塑性滚动接触模型中滚压系数以及滚动刚度的物理意义、变化规律以及相应的拟合公式,从而优化了基于物理假设推导的弹塑性-弹簧阻尼滚动接触模型。分析结果表明,在弹塑性接触阶段,当描述塑性形变程度的无量纲参数相同时,颗粒滚动相同的无量纲角度,颗粒接触面上的无量纲的接触压力分布也相同。最后通过对单个颗粒滚动过程以及颗粒堆积过程的数值模拟说明了弹塑性滚动接触模型的特点以及优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪言
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究目的
•   1.4 研究内容及技术路线
• 2 离散单元法及其接触力模型
•   2.1 离散单元法概述
•   2.2 接触力模型及其滚动接触模型的重要参数
•     2.2.1 滚动摩擦系数
•     2.2.2 相对滚动与滚动半径
•     2.2.3 滚动刚度
•   2.3 基于有限元分析获取接触力模型
•   2.4 小结
• 3 弹塑性滚动接触模型
•   3.1 滚动接触模型的分类
•     3.1.1 定向滚动接触模型
•     3.1.2 粘性滚动接触模型
•     3.1.3 弹塑性-弹簧阻尼滚动接触模型
•     3.1.4 全局滚动接触模型
•   3.2 弹塑性滚动接触的理论分析
•   3.3 弹塑性滚动接触的有限元分析
•     3.3.1 有限元模型
•     3.3.2 有限元模型的验证
•     3.3.3 有限元模拟的结果与讨论
•   3.4 弹塑性滚动接触模型
•   3.5 小结
• 4 弹塑性滚动接触模型应用分析
•   4.1 单颗粒滚动过程的算例分析
•     4.1.1 单颗粒平板上的滚动过程
•     4.1.2 单颗粒在斜面上的滚动过程
•   4.2 滚动接触对颗粒堆积的影响
•   4.3 小结
• 5 全文总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 :攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 熊天伦

导师: 鲁录义

关键词: 离散单元法,滚动阻力,弹塑性,有限元法

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 华中科技大学

分类号: O343.3

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.000539

总页数: 76

文件大小: 1455K

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