双参数地基上Kirchhoff板计算的无网格自然单元法

自然单元法是一种基于Voronoi图及Delaunay三角形剖分图,以自然邻接点插值函数为试函数的无网格数值方法。以目前该方法中自然邻接点的Laplace插值形函数为基础,求出了其一阶及二阶导函数,建立了双参数地基上Kirchhoff板弯曲挠度的自然单元法求解控制方程,并编制了相应的计算程序。通过算例分析表明了该文方法的可行性和有效性。

离散单元法模拟颗粒在斜板上运动及分离过程

为了考察颗粒流的分离机制,基于离散单元法数值模拟了颗粒流在斜板上的运动和分离过程.进行了不同粗糙度斜板上等密度不同粒径的颗粒流,以及等粒径不同密度的颗粒流分离状况的模拟.结果表明:等密度不同粒径的颗粒流在斜板上流动时出现了明显的分离情况,且在表面粗糙度大的斜板上颗粒流的分离更加明显,而等粒径不同密度的颗粒流在斜板上流动时没有明显的分离情况.研究结果对理解颗粒流的分离机制具有指导作用.

DKT板壳单元及其在板料成形一步模拟法中的实现

研究了基于离散Kirchhoff理论(DKT)的DKT9和DKT6平板弯曲单元,推导了各自的应变-位移矩阵,实现了两种板单元与线形三角形(CST)薄膜单元的叠加.考虑了薄膜内力及弯曲应力的综合作用,较为真实地反映了实际变形情况,在开发的一步模拟法求解器InverStamp/one-step中得到了实现.通过一筒形件的拉深成形分别对这两种单元进行了分析.通过比较,证明了在板料成形一步模拟法中两种单元均能够较为真实地反映实际变形情况,DKT6比DKT9板单元具有较好的计算效率,计算精度相差不大.

推土板表面形态对土壤动态行为影响的离散元模拟

土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对光滑和波纹形表面形态推土板前端土壤的动态行为进行了离散元模拟。结果表明:离散元模拟不仅准确再现了实验中表面形态对板面前端土壤动态行为影响的定性和定量结果,而且通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了土壤宏观形态的变化规律以及推土板表面形态对土壤动态行为的影响,即波纹形表面使板面前端土壤波动频率变大,而波动幅度变小。该研究为土壤-机械相互作用分析提供了新的研究思路和手段。

推土板切土角对干土壤动态行为影响的离散元模拟

根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对不同切土角推土板前端干土壤的动态行为进行了离散元模拟。准确再现了实验室实验中切土角对板面前端干土壤动态行为影响的定性和定量结果,并通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了干土壤宏观形态的变化规律和影响因素。

基于带面内转角自由度四节点平板壳单元的板壳非线性分析

针对矩形平板壳单元在工程结构,例如大跨度桥梁数值分析实践中的广泛应用,采用具有给定位移模式的纵、横向离散条带描述单元整体位移场。该位移场由2个部分构成,即单元中面膜位移和横向挠曲变位,其中面内位移由包含节点转角自由度在内的节点位移参数沿纵、横向条带顺次插值得到,而横向变位表示为双3次Hermite多项式乘积形式。单元模型确保位移及应变分量在单元内部和相邻单元之间连续,物理概念明确,提高分析精度与可靠性。通过选取受弯方形薄板弹塑性分析及圆柱壳体大变形、大转动2个经典算例,发现本文计算结果与经典解析解以及其他数值解十分接近。提出的板壳单元位移模型可以有效地解决复杂板式结构稳定极限承载力分析问题。

波浪作用下弹性板的水动力响应

为准确预报聚焦波作用下弹性板的非线性动力响应,充分掌握极端波浪条件对超大型浮体动力响应的影响,选用一种基于离散模块-梁单元的水弹性分析方法,对弹性板在规则波和聚焦波作用下的不同响应特性进行研究。同时,开展水槽模拟试验,并将试验结果与理论结果进行对比,验证该水弹性分析方法的有效性。试验结果表明:基于离散模块-梁单元的水弹性分析方法在超大型浮体动力响应分析方面具有良好的准确性和简便性;在规则波作用下,随着规则波波陡和波长的增加,弹性板响应幅值增大;在聚焦波作用下,谱峰波长和最大波幅对弹性板响应的峰值和谷值有显著影响。

对称形式的十三参梯形板元的离散方法

基于对所构造单元应具有对称性的考虑 ,利用构造单元的双参数方法 ,在已构造的十三参梯形板元的基础上 ,对中心点函数值用单元顶点节点参数的离散 。

基于TRUNC板元的样条综合离散法

本文根据文提出的 TRUNC 元刚度矩阵的推导方法,推出了该元的显式刚度矩阵及内力、内力矩表达式,同时,用 TRUNC 元的有限元法及基于 TRUNC 元的一维样条综合离散法计算了各种支承条件下方板、斜板、菱形板、梯形板及开孔板弯曲的静力问题。并对两种方法进行了比较。结果表明,TRUNC 元结构简单。大多数情况下数值精度高。与样条综合离散法这种精度高、未知量少的数值方法相结合,具有广泛的应用前景。

导流板对立式搅拌磨破碎行为的影响

以立式螺旋搅拌磨为研究对象,设计了一种带导流板的磨筒,通过离散单元仿真软件对磨机进行模拟仿真,研究了导流板对磨机性能的影响。仿真模拟的速度云图及碰撞数据表明导流板能够提高磨机内研磨介质的速度梯度以及碰撞能量,从而提高破碎效果,为立式搅拌磨的优化设计提供了一定的参考。

基于离散Kirchhoff理论的多边形样条薄板单元

在有限元方法中,采用多边形单元可以有效地模拟材料的力学性能,又使得网格剖分变得灵活方便.此外,允许退化情形的多边形单元可以处理出现悬节点的奇异网格.但目前对多边形薄板单元的研究却不多.多边形单元的研究难点在于插值基函数的构造.本文采用样条和基于三角形面积坐标的B网方法,将多边形进行三角剖分,通过适当选取连续性条件消去内部节点自由度,构造允许1-irregular退化的多边形样条插值基函数,再结合离散Kirchhoff理论得到多边形薄板弯曲单元,记为DKPS单元.该单元的插值自由度为各个顶点处的扰度和两个转角,并对直角坐标具有二次完备性,可以处理凸多边形、凹多边形和退化的网格.而且,采用多项式B网方法,可以方便地进行单元刚度矩阵的计算,无需使用数值积分公式.数值实验显示该单元对畸变网格仍然能保持很好的计算精度,是一种高效的单元.

刮板输送机模型建立对EDEM仿真结果的影响因素分析

EDEM是一款基于离散元技术的颗粒力学仿真软件,参数化模型的建立对仿真结果的真实性和准确性有重要的影响,以刮板输送机的仿真为例,对模型参数化设定对仿真结果的影响进行探讨,并着重对时间步长的影响进行了具体分析,以便今后运用EDEM软件进行仿真可以得到较真实和准确的结果。

符拉索夫地基上筏基分析的样条无单元法

将样条无单元法应用于筏基中 ,建立按厚板分析筏基的计算格式 ,考虑筏板与符拉索夫地基的相互作用 ,编制相应的计算程序 ,并给出了算例。利用样条无单元法分析筏基 ,不仅计算简便 ,精度高 ,而且未知量的数目很少。

基于EDEM的散体物料运输过程中物料粒径放大倍数对料流的影响研究

文中采用离散单元法,使用EDEM软件研究了竖直埋刮板卸船机物料运输过程中物料颗粒半径放大倍数对物料质量流量、料流速度和颗粒总数的影响。经过对比发现,颗粒半径的放大对于物料的质量流量、料流速度的影响基本可以忽略,因此对于主要关注点在质量流量和速度等物理量的仿真可以通过放大颗粒半径减少计算量。颗粒半径放大倍数在3倍以内时,颗粒的数量会大幅降低,大于3倍后颗粒数量的降低幅度会放缓。研究结论为相关仿真提供了相应的参考。

基于EDEM的刮板输送机机头架输送性能分析

针对传统的刮板输送机机头架优化设计的优化方法并不能得到理想优化结果的问题,介绍了离散单元法的单元和计算模型,并通过离散元分析软件EDEM软件对某刮板输送机机头架的输送性能进行了动态仿真和分析。基于离散单元法的模型分析了刮板输送机在运输煤炭过程中煤炭颗粒的能量、受力与机头升角、刮板链链速和摩擦系数等参数之间的关系,发现在机头升角为7°,刮板链链速为0.837m/s,摩擦系数为1.0时,可以在极大程度上提升输送机运输性能和使用寿命,为刮板输送机机头架的优化设计提供了依据。

煤炭漏斗车车体隔板加强板裂纹分析与改进

针对出口澳大利亚30t轴重煤炭漏斗车车体隔板加强板在运用过程中出现裂纹问题,基于离散单元法理论并应用PFC-3D软件对煤炭散粒货物装卸货过程进行仿真模拟,得出仿真计算数值与实际线路运行测试数据具有良好的一致性.分析了裂纹产生的原因是由于装卸载过程中散粒货物对隔板造成了瞬间冲击,从而造成隔板加强板疲劳破坏,并依据疲劳强度分析结果提出改进方案,在隔板加强板内侧加焊两个角钢,增加其纵向刚度,从而很好的解决了隔板加强板的疲劳问题.

转筒干燥器抄板的数值模拟

采用离散单元法研究转筒干燥器抄板形式及转筒转速对颗粒混合程度的影响。抄板形式和转筒干燥器转速在不同程度上影响颗粒的混合。相同转速下,转筒干燥器内设组合抄板时混合较优。

筏基分析中的样条综合离散法

本文首先简单地给出筏基静力和动力分析的有限元法列式,引入筏基板复合刚度矩阵、复合质量矩阵的概念,然后建立起筏基静力和动力分析的样条综合离散法算式和解题步骤,推导出样条综合离散法所要求的筏基板单元结点位移与一维和二维模拟位移场之间的转换矩阵。最后通过算例验证了在筏基静力和动力分析中,样条综合离散法是一种实用、高效的数值分析方法。在结论一章指出了一些应用综合离散法可能会取得有价值成果的研究方向。

板间颗粒流动换热特性实验与数值分析研究

本文基于垂直结构的板壳式移动填料床太阳能颗粒换热器,实验研究了颗粒与不同板型壁面间的换热特性,并采用离散单元模型对颗粒在板内的流动轨迹和流动状态进行了三维模拟,分析了不同壁面形状对换热过程的影响机理。研究结果表明,与普通光滑铜板相比,波浪板对整体换热产生明显削弱,而粗糙板在高流量下(25~54 g·s^(-1))也是削弱换热的。波纹板虽在低流量下(6~25 g·s^(-1))削弱换热,但在高流量下(26~54 g·s^(-1))可实现换热强化。进一步的数值分析表明,虽然波浪板、波纹板和粗糙板都会增强颗粒的波动,但也会延长颗粒的下落时间,当增强波动所引起的换热强化程度大于增长下落时间所引起的换热削弱程度时,整体换热过程便呈现强化效果,反之则出现削弱效果。

Kirchhoff板弯曲问题的改进的复变量无单元Galerkin方法

基于改进的复变量移动最小二乘法,建立了Kirchhoff板弯曲问题的改进的复变量无单元Galerkin方法.相对于移动最小二乘法,改进的复变量移动最小二乘法采用一维基函数建立二维问题的逼近函数,提高了形函数计算效率.由改进的复变量移动最小二乘法建立Kirchhoff板的挠度逼近函数,根据Kirchhoff板弯曲问题的Galerkin弱形式建立离散方程,并应用罚函数法施加本质边界条件,推导了Kirchhoff板弯曲问题的改进的复变量无单元Galerkin法的公式.通过对4个典型算例进行计算和分析,说明了本文建立的Kirchhoff板弯曲问题的改进的复变量无单元Galerkin方法的有效性,并通过分析数值解的精度对本文方法中如何选取合适的基函数、权函数、影响域比例参数、节点分布和罚因子进行了讨论.数值算例说明了本文方法具有较好的收敛性和较高的计算精度.