基于离散元法的Al_2O_3基陶瓷刀具失效机理分析

本文基于离散元法,利用PFC2D软件分别建立陶瓷材料和工件材料真实的离散元模型,模拟氧化铝基陶瓷刀具在加工45钢的过程中刀具裂纹的形成、扩展及材料剥落的演化过程。采用单因素法分析了切削深度、切削速度、刀具前角和不同氧化铝基陶瓷材料对刀具磨损的影响,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:在一定范围内增大切削速度可以降低磨损量,提高加工效率;切削加工时应尽量选取合适的切削深度以减少刀具的磨损和延长刀具使用寿命,即采用小切削深度;刀具前角为-6°时可以获得更好的加工质量,并减少刀具磨损。

基于DEM的煤炭颗粒破碎模拟研究

为了进一步理解煤矿颗粒齿辊式破碎机中的破碎行为,对煤炭颗粒的破碎行为进行了试验研究和DEM模拟研究。研究结果表明,当齿辊速度高于150r/min时,提高齿辊转速不能有效地的改善产品质量;在相同的齿辊转速下,螺旋齿辊的破碎产品质量最好。

道砟嵌入路基土试样离散元虚拟三轴试验

采用离散元法(DEM)从宏细观角度研究了有砟轨道道砟嵌入对路基土变形特性的影响;基于三维结构光扫描系统对道砟颗粒外形进行重构,实现道砟颗粒的精细化建模;基于DEM软件PFC3D V6.0建立高度为600 mm、直径为300 mm的道砟嵌入试样与纯土试样三轴计算模型;通过有限差分法(FDM)与DEM耦合,实现三轴围压柔性加载,分别对2种试样进行三轴试验模拟;对比分析了道砟嵌入试样与纯土试样的模拟结果,明确道砟嵌入对路基土变形特性的影响。研究结果表明:围压为30 kPa时,道砟嵌入试样峰值强度为257 kPa,纯土试样峰值强度为199 kPa,相比于纯土试样,道砟嵌入会使土体承受荷载的能力降低;剪切结束时纯土试样体应变为-3.24%,道砟嵌入试样为-14.59%,道砟嵌入试样剪胀效应更为明显;纯土试样与道砟嵌入试样侧向变形机理不同,纯土试样中部产生鼓胀变形是因为其中部区域不受约束,颗粒可自由运动,道砟嵌入试样土样表层发生侧向鼓胀是因为道砟-土界面处发生的道砟嵌入对表层土颗粒向两侧挤压的排挤作用;2种试样土颗粒配位数变化趋势一致,均表现出随轴向应变先增加、后减小、最后趋于平缓的趋势,但纯土试样土颗粒配位数明显高于道砟嵌入试样;纯土试样力链沿轴向发展且分布均匀,道砟嵌入试样会在道砟-土接触界面出现明显接触力集中。

二维成分无序颗粒体系中法向力的分布

运用离散元法研究成分无序体系中法向力的几率分布,该体系由两种不同刚度系数的颗粒规则堆积而成,体系的无序程度由缺陷率控制.模拟发现,无缺陷时体系的力网几乎是均匀的,而有缺陷时力网变得不均匀.提出了主法向力与次法向力的概念,并对它们分别进行统计;随着缺陷率的增加,主法向力的分布经历了比较复杂的变化过程,而次法向力总是指数型分布.模拟结果表明,缺陷率较小时成分无序体系中的法向力分布与随机堆积体系很不相同,而缺陷率较大时得到了与随机堆积类似的结果.这些结果有助于理解力网的不均匀性与体系无序性的关系.