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系统仿真学报 2007年第5期19卷 1007-1010页

作者：洪俊芮筱亭南京理工大学动力学院江苏南京210094

活塞在梯形载荷的作用下,对圆筒内由大量钢球粒子组成的粒子系统产生挤压。粒子-粒子、粒子-边界间频繁的发生接触和分离,甚至每一次接触中,也会发生依附和滑动之间的过渡。为了数值仿真这个过程,首先采用快速接触识别算法,找到每一时... 详细信息

活塞在梯形载荷的作用下,对圆筒内由大量钢球粒子组成的粒子系统产生挤压。粒子-粒子、粒子-边界间频繁的发生接触和分离,甚至每一次接触中,也会发生依附和滑动之间的过渡。为了数值仿真这个过程,首先采用快速接触识别算法,找到每一时间步内粒子系统中所有接触粒子对,然后建立了接触粒子对的接触模型。通过跟踪系统中的所有粒子的运动和受力情况,获得了整个粒子系统运动的数值仿真结果。仿真结果表明,在不同的载荷时整个粒子系统存在各自的暂时稳定状态,和实际情况相符,说明了接触模型的正确性。

关键词：粒子系统接触识别算法接触模型数值仿真

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散粒体颗粒破碎过程离散元分析及程序设计

散粒体颗粒破碎过程离散元分析及程序设计

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作者：李建兴东南大学

学位级别：硕士

发射装药发射安全性一直倍受国内外兵器界广泛关注。内弹道初期发射药床的挤压破碎是导致膛炸的根本因素,弹底发射药床在高应力下的破碎程度,已成为发射装药发射安全性研究的核心问题。发射药床本质上是由六棱柱发射药粒组成的散粒体系... 详细信息

发射装药发射安全性一直倍受国内外兵器界广泛关注。内弹道初期发射药床的挤压破碎是导致膛炸的根本因素,弹底发射药床在高应力下的破碎程度,已成为发射装药发射安全性研究的核心问题。发射药床本质上是由六棱柱发射药粒组成的散粒体系统。本文基于离散元法,系统地研究了多面体颗粒破碎的离散元程序实现,并将其应用到高冲击荷载下发射药床挤压破碎过程的研究中。本文的主要研究内容如下:1.研究了离散元法的基本理论和破碎模型。提出了基于弹簧-四面体的多面体颗粒破碎模型,提高了离散元法描述复杂颗粒和碎片真实形状的准确程度。2.详细讨论了离散元程序中的接触识别算法。分析了邻居目录算法中的Verlet列表法、连接单元法、连接线性目录法和精确接触识别中的公共面法、GJK法、射线穿透法;根据多面体颗粒的特性,选择连接线性目录法建立颗粒的邻居目录,编程并比较了GJK法与射线穿透法的特性,得出了GJK法效率较高但射线穿透法稳定性较好的结论。3.编制了能够模拟伴随多面体颗粒破碎的散粒体系统离散元程序。对主程序中信息初始化、循环计算和内存释放的实现过程进行详细描述;对OpenGL图形后处理程序的主要流程和图像的代码实现进行了说明;通过模拟规则颗粒的冲击回弹、不规则颗粒的自由堆积、立方体的单颗粒冲击破碎和立方体散粒体系统的冲压破碎对离散元程序和破碎模型的有效性进行了验证。4.数值模拟了发射药床挤压破碎过程,并和物理试验进行了对比。建立了发射药挤压破碎的离散元模型,采用无破碎的程序获得发射药床的密实堆积结构;采用破碎程序建立发射药单颗粒破碎模型和发射药床散粒体系统破碎模型;提出弹簧-四面体模型的破碎程度统计规则;模拟和分析了不同冲击荷载下的发射药单颗粒破碎情况,颗粒破碎形态和破碎过程的仿真结果与物理试验结果较为吻合;按照真实荷载模拟了发射药床的挤压破碎过程,将仿真结果与物理试验结果进行了对比分析,结果吻合较好。对程序的验证分析表明本文编制的离散元程序和破碎模型有效;对发射药单颗粒冲击破碎的模拟结果表明程序模拟破碎形态方面的准确性较好;与物理试验结果对比,相同荷载下药床挤压破碎的仿真结果符合较好。本文设计的可以模拟伴随多面体颗粒破碎的散粒体系统离散元程序为发射安全性研究提供了重要的理论支撑和研究手段。

关键词：离散元程序设计破碎模型接触识别算法散粒体发射药床

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