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考虑散粒体与仓壁相互作用时筒仓的动力计算

空间结构 2002年第1期8卷 3-9页

作者：黄义尹冠生西安建筑科技大学理学院陕西西安710054

本文在计算地基运动时筒仓的动力响应时 ,考虑了仓内散粒体与仓壁的相互作用对其的影响。根据实验观测到的现象 ,将仓内上部占总质量 2 0 %～ 30 %的散粒体处理为几个集中质量并将其分别与仓壁均匀弹性连接 (弹性杆只承受压力而不承受拉... 详细信息

本文在计算地基运动时筒仓的动力响应时 ,考虑了仓内散粒体与仓壁的相互作用对其的影响。根据实验观测到的现象 ,将仓内上部占总质量 2 0 %～ 30 %的散粒体处理为几个集中质量并将其分别与仓壁均匀弹性连接 (弹性杆只承受压力而不承受拉力 ) ,分析地基运动时筒仓的动力响应 (仓壁位移值 )并与筒仓模型实测值进行了比较。

关键词：动力计算筒仓散粒体刚性地基有限元空间结构

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机械结构与散粒体边界运动学条件试验研究

起重运输机械 2005年第11期 48-50页

作者：刘晓斌青岛理工大学机电学院青岛市抚顺路11号266033

通过对机械结构与散粒体相互作用的一系列试验,探讨了外载荷大小、散粒体物理性质(粒径及级配)、机械结构的材料性质等因素对边界运动学条件的影响。

关键词：机械结构边界运动条件散粒体机械结构试验研究散粒体运动学边界相互作用物理性质材料性质外载荷

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曲线挡墙散粒体主动侧压力分析及筒仓实践

曲线挡墙散粒体主动侧压力分析及筒仓实践

作者：张磊中南大学

学位级别：硕士

在土力学中,挡墙的土压力计算是一个古老而长新的课题,经典的库仑和朗肯土压力计算理论,因其计算简便和力学概念明确而一直为直线挡墙工程设计所采用。而对于曲线挡墙上的散粒体主动侧压力计算理论或方法却并不多见,实际上这一特殊结构... 详细信息

在土力学中,挡墙的土压力计算是一个古老而长新的课题,经典的库仑和朗肯土压力计算理论,因其计算简便和力学概念明确而一直为直线挡墙工程设计所采用。而对于曲线挡墙上的散粒体主动侧压力计算理论或方法却并不多见,实际上这一特殊结构在实际工程中的应用却并不少。因此,有必要对曲线挡墙的散粒体主动侧压力及其分布进行研究。本文采用楔体单元模型,考虑了楔体单元侧面法向压力的作用及仓壁摩擦系数的综合影响,利用极限平衡的方法,经过严密的数学推导,提出了曲线挡墙上散粒体主动侧压力分布理论,并给出了解析公式。文章以筒仓这一特殊的曲线挡墙结构作为研究对象,讨论了上述理论在实际工程中的应用。分析了各种工况下的浅圆仓仓壁主动侧压力分布情况,并给出了相应的计算公式。分析表明,散料平堆工况下,其它理论方法和本文方法计算结果与实测值基本相符;散料锥堆工况下,筒仓主动侧压力呈复杂曲线分布,本文方法与实测结果符合良好,库仑公式不再适用,而其它理论计算方法有效性及计算稳定性均不如本文方法。分析表明,与现行规范中关于浅圆仓仓壁主动侧压力的计算方法相比,本文所提出的方法理论上更加严密,可为规范修订提供参考,并可广泛推广应用到其它类似问题。一方面为了与实测数据以及本文提出方法的计算结果进行对比分析,以进一步验证本文方法的有效可行性,另一方面为实现对浅圆仓某些工况下仓壁散料主动侧压力的数值预测,以弥补试验实测数据不足的缺陷,本章利用有限元软件FLAC模拟分析了浅圆仓的仓壁主动侧压力计算问题。此外还分析了仓壁摩擦系数及筒仓仓壁曲率半径对筒仓散料主动侧压力的影响。

关键词：曲线挡墙散粒体主动侧压力筒仓极限平衡数值模拟

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基于颗粒离散元方法的散粒体剪切带形成分析

基于颗粒离散元方法的散粒体剪切带形成分析

作者：马泉坤中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

散粒体材料广泛存在于自然界中,其物理性质复杂多样。利用离散元方法研究其力学行为已成为当今科学研究中的热门问题。而剪切带的形成发育情况为颗粒物质的力学行为主要变现形式之一,研究剪切带的形成能很好的揭示散粒体宏观力学特性的... 详细信息

散粒体材料广泛存在于自然界中,其物理性质复杂多样。利用离散元方法研究其力学行为已成为当今科学研究中的热门问题。而剪切带的形成发育情况为颗粒物质的力学行为主要变现形式之一,研究剪切带的形成能很好的揭示散粒体宏观力学特性的内在作用机制。为了得到更为详细的颗粒数据信息,本文基于开源离散元系统,建立并开发了颗粒离散元三轴压缩模型,结合室内试验,对细观层次颗粒的力学行为进行统计分析,揭示了散粒体剪切带宏观尺度下的变形性质。主要研究结论如下:(1)研究了球形颗粒间碰撞检、交互、运动学变量等数值实现方法,对颗粒间应力、位移、以及旋转进行了详细的介绍,并基于颗粒间滚动接触这一特征,采用考虑颗粒滚动效应的接触模型,建立了一种可控制初始级配及孔隙率的离散元数值模型。(2)详细介绍了模型的生成及加载方法,分析了泊松比、摩擦角、弹性模量等细观参数对数值模型的影响,并通过不同级配及孔隙率的室内试验分别对数值模型进行验证,且试验结果吻合较好。数值结果表明:在准静态加载条件下,各种材料参数都会对试样的变形及承载强度产生重要影响。不均匀系数与孔隙率对砂土峰值强度有明显的影响作用,密集且不均匀系数小的砂土可增加其抗剪强度。(3)从细观层次出发,通过将离散元数值模拟产生的大量数据导入可视化软件中,从而对试样剪切带的产生及物理特征进行分析,颗粒三维力链直观表示了压缩过程中试样内部力学结构特征,位移矢量图清楚地展示了内部颗粒运移路线,应变图清楚地展示了剪切带形成过程以及其特征参量,包括位置、厚度、倾角等。以这些研究为基础,利用统计方法研究,对不同位置的颗粒进行定量的位移、速度、转角及配位数等分析,研究剪切带内外颗粒的运动规律的不同。进一步分析了级配和孔隙率对剪切带内外颗粒运动参量的影响。

关键词：散粒体离散元方法数值模拟室内试验剪切带

基于散粒体动力学的水田侧深施肥装置的分析方法和试验

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基于散粒体动力学的水田侧深施肥装置的分析方法和试验

作者：周韦东北农业大学

学位级别：硕士

水田化肥深施技术可以有效提高水稻产量,减少肥料损失和环境的污染。水田深施肥过程中容易出现肥料架空、板结,造成排肥堵塞,影响施肥质量。掌握肥料在施肥装置中的流动规律可以有助于设计合理、高效的水田深施肥装置。肥料颗粒是农业... 详细信息

水田化肥深施技术可以有效提高水稻产量,减少肥料损失和环境的污染。水田深施肥过程中容易出现肥料架空、板结,造成排肥堵塞,影响施肥质量。掌握肥料在施肥装置中的流动规律可以有助于设计合理、高效的水田深施肥装置。肥料颗粒是农业散粒体物料,离散元法是研究散粒体受力、运动等方面的一种重要方法,本文采用离散元法对肥料在水田深施肥装置中运动过程进行研究。根据离散元法计算要求,以大颗粒尿素肥料为研究对象,测试分析了肥料的物理力学特性参数,得到肥料颗粒的离散元模型;建立了水田深施肥装置离散元边界模型,并确定边界接触类型。仿真肥料颗粒在水田深施肥装置的不同工作状态下的运动过程。借助高速摄像拍摄肥料在深施肥装置的运动形态,将试验结果与仿真结果进行对比分析。主要研究工作如下:(1)通过物理力学特性测试试验测量了肥料颗粒的三轴尺寸、等效直径、球形率、密度等基本物理参数;得到了肥料颗粒的弹性模量、静摩擦系数、滚动摩擦系数、碰撞恢复系数并分析了各自主要影响因素的关系,为颗粒仿真分析提供了参数依据。(2)采用仿真与试验结合的参数标定法,通过分析球形颗粒和手动填充的不规则球形颗粒的休止角及不同参数的影响关系,验证了单个肥料颗粒参数测量对群体颗粒运动仿真建模的有效性。综合仿真效率,得到了肥料颗粒离散元模型。(3)以安装有螺旋钢丝为扰动部件的水田深施肥装置为研究对象,为仿真试验设计了简化的肥箱结构,确定了肥箱的运动参数和材料属性,建立了水田深施肥装置的离散元分析实体边界模型。选择颗粒之间、颗粒与深施肥装置模型之间的接触计算方法。(4)仿真分析了肥料在有无转动螺旋钢丝情况下的落肥过程以及螺旋钢丝的结构参数对肥箱排肥的影响仿真、肥箱开口直径对肥箱工作状态的影响仿真。观察肥料颗粒在不同工作条件下的流动形态,分析了不同装置结构对颗粒流动的影响。(5)采用高速摄像技术对肥料颗粒运动过程进行判别分析。将试验分析结果与仿真结果进行对比,初步证明了肥料颗粒计算参数选取的合理性和采用离散元法分析肥料颗粒与施肥装置机械部件接触作用的可行性,为肥料颗粒建模、水田深施肥装置的设计建立了一种新方法。

关键词：散粒体离散元法水田侧深施肥大颗粒尿素力学特性

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含铁散粒体的电磁加载方法研究

含铁散粒体的电磁加载方法研究

作者：赵自豪西安科技大学

学位级别：硕士

在采矿、水利、岩土等研究领域内，相似材料模拟是一种很重要的实验方法。而在采矿工程中，相似材料模拟的往往是层状模型，岩层的弯曲变形和断裂破坏是关键问题。为最大限度地保证岩层抗弯强度和断裂强度的相似性，相似材料抗拉强度的... 详细信息

在采矿、水利、岩土等研究领域内，相似材料模拟是一种很重要的实验方法。而在采矿工程中，相似材料模拟的往往是层状模型，岩层的弯曲变形和断裂破坏是关键问题。为最大限度地保证岩层抗弯强度和断裂强度的相似性，相似材料抗拉强度的测定尤为必要。相似材料的抗压、抗剪强度的测量方法比较简单。但是，抗拉强度的测定一直是一个难点。对于以铁粉或磁铁粉为骨料的相似材料，其中的铁或磁铁粉颗粒在非均匀磁场中要受磁场力的作用。本文用亥姆霍兹线圈构建了一个均匀梯度磁场，将用含铁相似材料制成的圆柱形试件放入其中，并采用ANSYS有限元程序进行了数值模拟。通过对所构建的实验模型采用控制变量法，研究了不同结构的亥姆霍兹线圈、不同试件密度、不同线圈安匝数等条件下试件所受的电磁力的情况。得出了电磁力随线圈结构、安匝数和试件密度的变化规律。在此基础上，提出了一种新的拉应力加载方法，并对该方法的应用前景进行了展望。

关键词： ANSYS有限元方法散粒体相似材料模拟电磁加载方法均匀梯度磁场亥姆霍兹线圈

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风载作用下散粒体斜坡失稳风洞试验研究

风载作用下散粒体斜坡失稳风洞试验研究

作者：魏小佳成都理工大学

学位级别：硕士

散粒体斜坡作为一种特殊的面状地质灾害,广泛分布于高寒山区和地震灾区,其结构松散,无细颗粒与其他胶结物连接,似一盘“散沙”,受外界条件的干扰,极易失稳破坏,从而对人类生活、生产造成较大的危害。散粒体斜坡的形成主要分为3类:①寒... 详细信息

散粒体斜坡作为一种特殊的面状地质灾害,广泛分布于高寒山区和地震灾区,其结构松散,无细颗粒与其他胶结物连接,似一盘“散沙”,受外界条件的干扰,极易失稳破坏,从而对人类生活、生产造成较大的危害。散粒体斜坡的形成主要分为3类:①寒冻风化形成的溜砂坡;②河流切蚀阶地、松散堆积体;③地震动力效应形成的倒石锥。较崩滑流地质灾害而言,其失稳破坏也表现出较大的各异性,活动频繁,以小规模的累进式破坏为主,诱发因素主要为地震、降水、冻融循环、河流侵蚀、风载以及人类工程活动等。风载作用下坡表碎屑物撞击公路,阻碍交通的情况也屡见不鲜。本文以高寒高海拔山区散粒体斜坡为研究对象,在实地调查的基础上,研究散粒体斜坡的发育分布特征。并结合三维激光扫描技术对其运动特征进行研究,从而对其诱发因素、失稳模式以及补给率、流沙率等进行分析。并重点对风载效应进行研究,通过风洞试验,研究风载作用下散粒体斜坡的失稳诱发机制。研究的主要内容如下:(1)高寒山区受强烈的寒冻风化效应,散粒体斜坡异常发育。本文以实地调查为基础,从地形地貌、地层岩性、坡向等信息入手,分析散粒体斜坡的发育分布特征。坡体以自然休止角保持自身稳定,坡度集中在30°7°,并对其诱发因素进行了研究。(2)公路沿线散体斜坡根据成因分为原生型、次生型和生长型。结合前人研究,从诱发因素着手提出了4种基本失稳模式:累进性补给型、牵引型、滚石冲击带动型以及侵蚀破坏型。并以风载效应为重点,提出风载作用下散粒体斜坡的失稳模式:滚石冲击与风载联合诱发型和气流涡旋诱发型。(3)借助三维激光扫描技术,多期获取边坡点云影像特征。通过对比分析,得到斜坡的运动特征;并探索寒冻风化条件下岩体剥蚀速率及外界干扰条件下斜坡失稳破坏的流沙率。(4)以典型散粒体斜坡为原型,遵循相似准则的前提下,进行风洞试验设计,研究滚石冲击与风载联合诱发型散粒体失稳、气流涡旋诱发型散粒体失稳的作用机理。①通过在风洞试验中释放滚石模拟风载和滚石冲击联合作用下散粒体斜坡失稳,观察其运动规律;探索风力大小、滚石冲击能量及冲击频率与斜坡失稳规模(落砂质量)之间的关系,并通过滚石冲击堆积体后输出系统的砂砾质量来评价冲击影响程度;提出了滚石冲击散粒体斜坡速度恢复系数Rv和能量恢复系数RE。②联合皮托管流场测量装置和FLUENT数值模拟,研究凹槽内外的流场结构特征。③在风洞试验中通过重建野外具有互层结构特征的散粒体斜坡,研究气流涡旋诱发型散粒体斜坡表面颗粒在风载作用下的起动过程及运动特征,并探究凹槽内风蚀穴的形成演化过程。并进行了凹槽形态、不同深宽比等因素对风蚀强度的影响研究。(5)结合风洞试验及泥沙、风沙起动理论,建立起散粒体斜坡的临界起动条件、最大启动粒径及输沙量模型,并借用风洞试验结果进行了验证。

关键词：散粒体风洞滚石冲击原地诱发起动粒径

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散粒体自组织临界性的多重分形分析

科技通报 2006年第4期22卷 519-523,552页

作者：何越磊姚令侃苏凤环西南交通大学土木工程学院

简述了自组织临界性理论的基本概念和多重分形原理方法,介绍了大尺度的非均匀沙堆模型实验,并表明其呈现出自组织临界性特征。并对沙堆系统的时空分形结构进行分析计算,确定了广义维数和奇异指数,得出多重分形特征谱。为研究沙堆的演化... 详细信息

简述了自组织临界性理论的基本概念和多重分形原理方法,介绍了大尺度的非均匀沙堆模型实验,并表明其呈现出自组织临界性特征。并对沙堆系统的时空分形结构进行分析计算,确定了广义维数和奇异指数,得出多重分形特征谱。为研究沙堆的演化提出了多重分形动力模型。最后阐明了采用多重分形方法进行散粒体自组织临界性研究的意义。

关键词：自组织临界性散粒体多重分形

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散粒体与亚弹性本构模型

武汉交通科技大学学报 1997年第6期21卷 622-627页

作者：沈成武雷建平计三有武汉交通科技大学土木建筑工程系武汉430063 港口机械工程系武汉430063

提出一种含4个材料常数的亚弹性本构模型，来描述散粒体在加载时的力学行为．本模型的分析结果与不同相对密度下标准砂的三轴实验可较好地吻合，能反映散粒体的剪缩、剪胀现象．还对如何用三轴实验数据来确定这4个材料常数，给出了适宜... 详细信息

提出一种含4个材料常数的亚弹性本构模型，来描述散粒体在加载时的力学行为．本模型的分析结果与不同相对密度下标准砂的三轴实验可较好地吻合，能反映散粒体的剪缩、剪胀现象．还对如何用三轴实验数据来确定这4个材料常数，给出了适宜的计算方法．

关键词：散粒体亚弹性本构模型三轴实验