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离散元法干颗粒接触模型研究及微机可视化程序设计

杨全文  
【摘要】: 离散单元法(Distinct Element Methods)是解决散体力学领域力学问题的一种 有效的数值计算方法,弥补了连续固体力学方法在处理离散颗粒系统方面的局 限。尽管目前该法的研究应用尚不成熟,计算结果具有一定的近似性,但是它 提供了一个至今为止解决散体问题的最有效的途径。 本文介绍了离散单元法的基本原理,着重讨论了球颗粒体接触时的接触力 的计算,分别讨论了有粘连力和无粘连力时两颗粒体法向和切向接触力的计算。 对于离散元法计算中参数的选择及其对计算的影响也作了探讨。文中较详细地 介绍了所引入的干颗粒离散元程序总体结构、编程思想,及数据存储、迭代计 算、时步的确定等,以使读者对离散元法的实现过程有进一步的了解。 由于离散单元法的计算程序要求计算机有较大的容量和较快的计算速度, 以往成熟的离散元计算程序都选择工作站来作为其运行环境,以满足速度和容 量的要求,以及优良的图形性能。随着计算机技术的迅速发展,在硬件方面, 微机存储容量及计算速度大幅度提高,图形性能得到显著增强,在软件方面, 出现了优良的开发平台,大大加强了人机对话功能。本文移植开发了在微机上 运行的可视化离散单元法应用程序,不仅保持了原程序在工作站上的功能,而 且增大了模拟颗粒数量,进一步提高了计算速度。另外该程序增加了界面图形 操作、图形存储打印、人机对话、计算结果数据提取、数据分析等较强的功能。 本文的最后利用编制的可视化程序对散体的车辆运输过程进行了实时模 拟。对散体在车辆急刹车时的运动、颗粒与颗粒之间接触力及颗粒体系对车厢 的冲击情况都作了较详细的统计分析。


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