颗粒局部约束模式对单颗粒破碎的影响研究

发布时间：2023-05-08 01:14

　　颗粒破碎现象广泛存在于人类生活生产的各个方面,如化工、制药、食品、土木等领域,开展颗粒破碎细观机制的研究对于有效获取生产材料、工程的应用研究具有重要意义。现阶段,国内外学者对单颗粒破碎的相关影响因素的研究主要考虑了颗粒材料的性质、颗粒大小和颗粒形状等因素。实际上,由于颗粒多处于非均匀结构的集合体环境中,导致各个颗粒附近的颗粒组成、体积分数和配位数等相关形态复杂多样,颗粒所处环境对颗粒所提供的约束状态和程度的差异,使得颗粒内部应力分布复杂而多变,会对颗粒破碎造成较大的影响。由于颗粒受其周边颗粒的约束作用复杂而多变,如何用数值方式对单颗粒的多重包裹效应进行量化梳理是研究的难点。本文以连续-离散耦合分析方法为基础,引用Voronoi图形网格划分技术丰富裂纹扩展路径,采用多学科交叉的研究手段,提出统计分析领域的奇异值分解方法,借助奇异值及其相关量,分析破碎过程中应力的分布和裂缝的产生与发展,探讨颗粒局部约束模式与颗粒破碎阈值的关系。为研究不同试验条件以及材料参数对颗粒破碎机制的影响,选择对称、非对称的两种典型约束状态下的颗粒进行数值试验。从网格拓扑图、试样裂纹的扩展形态等方面分析了基于Voro...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 颗粒破碎的研究进展
        1.2.2 连续-离散耦合方法的发展与应用
    1.3 本文的主要内容
2 奇异值分解基本原理与连续离散耦合分析方法
    2.1 奇异值分解基本原理
        2.1.1 奇异值分解方法的基本理论和性质
        2.1.2 奇异值分解的发展与应用
        2.1.3 主成分分析法的概念及性质
    2.2 连续-离散耦合分析方法
        2.2.1 内聚力模型
        2.2.2 线弹性阶段
        2.2.3 裂缝起裂阶段
        2.2.4 裂纹扩展阶段
    2.3 本章小结
3 颗粒力学特性的数值试验研究
    3.1 数值试样及加载条件
    3.2 网格划分方式与网格尺寸敏感性分析
        3.2.1 基于随机均布Voronoi图的网格划分方式
        3.2.2 网格划分类型对比分析
        3.2.3 基于Voronoi图形的网格尺寸敏感性分析
    3.3 加载速率敏感性分析
    3.4 细观参数的敏感性分析
        3.4.1 刚度系数敏感性分析
        3.4.2 断裂能敏感性分析
        3.4.3 抗拉强度敏感性分析
        3.4.4 单元与约束板间的摩擦系数的敏感性分析
    3.5 颗粒破碎数值试验可行性分析
    3.6 本章小结
4 不同约束模式下颗粒破碎的数值模拟结果与分析
    4.1 约束模型与SVD分解结果
    4.2 不同约束模式下颗粒的破碎形态研究
        4.2.1 颗粒破碎的应力变化过程
        4.2.2 颗粒破碎的形态分析
    4.3 约束模式对颗粒破碎强度的影响
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
攻读硕士期间主要科研成果
参考文献
致谢



本文编号：3811692