水平螺旋输送机性能的离散元法仿真分析

应用离散元法模拟水平螺旋输送机输送过程,并进行动力学仿真,研究不同工况对螺旋输送机性能的影响。通过分析得出了颗粒在螺旋输送机中的输送过程;传输过程中颗粒的分布情况;不同转速或不同填充率时螺旋输送机中质量流率和功率的变化规律。

复合材料补片加固钢板的粘接应力与失效模拟

在ANSYS有限元软件中建立三维有限元模型,对复合材料补片单面加固钢板进行数值模拟,使用内聚力单元模拟胶层脱粘和扩展过程,有限元模型计算结果与试验结果吻合较好,弹性极限载荷和失效载荷的相对误差分别为9.6%和4.2%。计算得到了模型在拉伸载荷作用下的载荷-位移曲线、胶层剪应力和剥离应力分布情况以及补片x轴向应力分布情况。结果表明,胶层端部最先达到极限强度后出现开裂,脱粘从补片两端开始逐渐向中心扩展,且扩展过程是非对称的;当补片发生部分脱粘后,补片应力集中在未脱粘处,承载长度逐渐减小、承载能力逐渐降低。

碳纤维布加固横向裂纹钢板弯曲试验和数值模拟

通过对碳纤维布加固横向裂纹钢板进行三点弯曲试验,得到试样在弯曲载荷作用下的载荷-挠度曲线,分析单层补片和双层补片对受损钢板的修复效果。结果表明,单层补片修复后强度提高了108%,双层补片修复后强度提高了181%,单层加固挠度降低了14%,双层加固挠度降低了23%,增加补片层数在提升结构强度的同时也改善结构刚度。在Ansys有限元软件中建立三维弹塑性有限元模型,分析胶层应力分布。结果表明,剥离应力和剪应力主要集中在裂纹附近和胶层端部,并从裂纹附近和补片端部向中心递减。裂纹中心处最大剥离应力大致是端部剥离应力的0.64~0.84倍,裂纹两侧的次峰值剥离应力大致是端部剥离应力的0.31~0.43倍,裂纹两侧的最大剪应力大致是端部最大剪应力的1.18~1.66倍。试验和数值计算结果都表明胶层脱粘最先发生在裂纹附近或胶层端部,采用最大拉应力失效准则计算的失效载荷与试验的失效载荷对比,具有较好的一致性。

弯管稀相气力输送CFD-DEM法数值模拟

利用CFD-DEM方法对稀相气固两相流在带有弯管的气力输送管道内的流动特性数值模拟。通过CFD求解连续气相流场,使用DEM求解离散颗粒相运动及受力,为提高仿真速度,模型忽略了空隙度对气相的影响。仿真结果显示了颗粒在弯管内形成颗粒绳及在垂直管道内颗粒绳分散的过程,并获取了颗粒-颗粒、颗粒-壁面的碰撞信息。对比弯管上下两部分的碰撞情况,颗粒及壁面在弯管下半部分受到的撞击和磨损更严重。通过对气力输送各类工作参数的研究发现,其对管道内气固两相流的流动特性和碰撞情况有着不同程度的影响。气流速度对颗粒绳分散影响甚微,但对弯管内颗粒碰撞强度有明显影响。随着颗粒质量流量的增加,形成的颗粒绳更紧凑、分散速度更慢,并在弯管中形成了阻碍颗粒-壁面碰撞的防护层。弯径比的增加也能加强颗粒绳的紧凑度,减缓颗粒绳的分散速度。