顆粒材料對沖擊載荷緩沖特性的離散元分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文顆粒材料對沖擊載荷緩沖特性的離散元分析DiscreteElementAnalysisoftheBufferingCapaci鑼ofGranularMaterialst0ImpactL0ad學(xué)21203046完成日期：至Q!墨生墨月大連理工大學(xué)DalianUIliVersityofTecllnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要顆粒物質(zhì)是自然界中存在最多的物質(zhì)之一。它與人們的生活密切相關(guān)，并在工農(nóng)業(yè)、航空航天、交通運(yùn)輸、建筑

2、工程、自然災(zāi)害等各領(lǐng)域均得到良好地應(yīng)用。顆粒物質(zhì)不僅兼具流體與固體的性質(zhì)，通常還會表現(xiàn)出更加復(fù)雜的力學(xué)性質(zhì)，其中之一就是快速耗能特性。當(dāng)顆粒物質(zhì)承受外載荷作用時，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓和碰撞，使系統(tǒng)能量得到快速有效地衰減，從而對外載荷起到良好的緩沖作用。因此，顆粒物質(zhì)通常被用來作為作減振吸能的優(yōu)選材料。針對顆粒物質(zhì)的緩沖特性，本文采用離散元方法，結(jié)合Henz接觸理論，建立了沖擊物對顆粒材料的沖擊模型，旨在揭示顆粒材料緩沖特性的內(nèi)在作用機(jī)理以及

3、其主要影響因素，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入的研究。本文工作將會對減振技術(shù)的提升具有指導(dǎo)意義，為顆粒材料的工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。首先，本文采用球形顆粒單元建立了顆粒材料的沖擊模型。分析沖擊物在不同顆粒層厚度下的運(yùn)動規(guī)律及底板的受力特性，探討了顆粒層厚度、表面摩擦系數(shù)以及初始排列密集度對顆粒材料緩沖性的影響，并從力鏈結(jié)構(gòu)和能量變化的角度分析其內(nèi)在作用機(jī)理，揭示了力鏈結(jié)構(gòu)、能量耗散與顆粒物質(zhì)緩沖性之間的關(guān)系。其次，文章分別建立了散體顆粒材料和粘結(jié)顆

4、粒在隨機(jī)排列和規(guī)則排列方式下的沖擊模型，對沖擊物和底板進(jìn)行動力分析。研究了粘結(jié)強(qiáng)度對顆粒材料緩沖特性的影響和底板分布力的變化規(guī)律，并從細(xì)觀角度展現(xiàn)了點(diǎn)載荷向分布載荷轉(zhuǎn)化的過程。揭示了顆粒系統(tǒng)的緩沖特性與顆粒粘結(jié)強(qiáng)度、顆粒自由滑移度之間的關(guān)系，同時說明了排列方式對顆粒力鏈結(jié)構(gòu)的決定性作用。最后，結(jié)合真實(shí)的沖擊環(huán)境，介紹了沖擊響應(yīng)譜理論及其時域合成算法，選用合適的基本波形將沖擊響應(yīng)譜合成時域激勵信號。將時域信號作為激勵條件，采用離散元方法建