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基于组合颗粒模型的二维离散元法基本理论及算法研究

武广涛  
【摘要】: 为高效与精确的对非圆复杂形状颗粒进行离散元仿真,构建一种通用的复杂形状的离散元颗粒模型是十分必要的。本文在国内外现有的离散元法的理论与算法的基础上,采用了圆弧组成复杂形状颗粒的方法,建立了组合椭圆与组合四边形颗粒模型,并根据颗粒的拓扑结构给出了颗粒之间、颗粒与边界之间的接触判断与叠合量求解算法,初步建立了组合圆弧颗粒模型的离散元法的基本理论。 在组合椭圆颗粒与组合四边形颗粒模型离散元法的理论基础上,本文采用面向对象的编程技术将组合颗粒的离散元仿真功能加入到了课题组开发的二维离散元仿真软件平台中、完善了软件的诸多功能,如组合颗粒的群体生成、组合椭圆颗粒与组合四边形颗粒的仿真计算、颗粒尺寸的正态分布与均匀分布、多种颗粒与多种边界的分析计算、单粒跟踪、流量统计、颗粒的速度场和力场显示等,并介绍了系统关键功能的实现方法。 对系统的几项重要功能进行了测试,如组合椭圆颗粒与组合四边形颗粒在圆形入料口与矩形入料口中的群体生成测试、组合颗粒间的接触碰撞测试、组合颗粒与边界间的接触碰撞测试、颗粒尺寸的正态分布生成与均匀分布生成测试、颗粒单粒跟踪测试、组合颗粒速度场与力场显示,初步验证了该软件的可行性与有效性。


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