关于离散元法计算参数的探讨

计算时步、接触刚度等计算参数的选取对离散元法解的正确与否至关重要,目前普遍采用的方法是先确定接触刚度并选取保险系数后,按照经验公式求得计算时步,但在保险系数的设定上有关文献却不尽相同.作者提出了一种新的方法———恢复系数检验法来选定计算参数.采用离散元法最常用的弹性-阻尼-滑动接触模型编制了计算程序,以颗粒同静置平面之间的正碰撞考察了不同计算参数下的模拟结果,除模拟得到恢复系数外,还考察了碰撞过程的总接触时间和总接触时步数.统计分析结果表明:计算时步是影响模拟精度最重要的因素;模拟误差还同恢复系数的设定值有关,设定值越大,模拟误差就越小;计算时步的大小虽然对碰撞过程的总接触时间影响不大,但是却决定了碰撞过程的总接触时步数,二者之间存在对数线性相关关系.     

振动平面上粒群运动的离散元模拟

粒群在振动平面上的运动在各种工业过程中广泛存在．为深入认识其复杂的类流体力学特性，对一个矩形振动盒内粒群的运动状态进行了离散元模拟，借助高速动态分析系统进行了同等条件下的电动振动试验台物理试验．通过模拟再现了“巴西果”现象．为考察粒群的松散度，定义了“膨胀系数”指标，通过试验得到了不同料层厚度下“膨胀系数”同振动盒的振幅及振动频率之间的数学关系式．模拟结果证实了计算参数对离散元法模拟结果的影响，通过选择合理的计算参数，模拟结果同试验结果能够很好地吻合．     

基于离散元的三球链碰撞过程分析

采用离散元法研究一维球链的碰撞问题,并采用Fortran语言编制了相应的仿真程序,在此平台上研究一维球链碰撞的力学行为,将数值计算结果与理论分析结果进行比较,并探讨了质量比、刚度比对一维球链碰撞后速度分区的影响.计算结果表明,质量比对一维球链碰后的速度分区有较大影响,而刚度比则几乎不会影响碰撞后的速度分区.研究工作表明,离散元法处理多刚体碰撞问题具有高效率与灵活性,可以避免理论方法计算量大、且避免了运算量大、计算结果不稳定性等问题.     

用颗粒离散元法模拟筛分过程

基于颗粒离散元法的基本原理，采用VC＋＋．NET开发了筛分作业的二维离散元仿真程序SieveDEM，模拟系统由给料漏斗、筛分机和产品隔板等组成，入筛物料的粒度组成、给料量及筛分机的工作参数等均可人为设定，实现了筛分作业全过程的动态模拟．对模型筛分机的筛分试验进行了数值仿真，模拟结果真实地再现了入筛物料3种典型的运动透筛行为，模拟得到的筛分分配曲线同试验结果基本吻合．将筛面上物料的运动速度按矢量分解的方法划分为输送速度和透筛速度两部分，统计分析结果揭示了二者的波动现象，表明离散元法能够反映筛分过程的本质机理．     

石灰岩粗颗粒湿化接触力学特性

为探究岩土粗颗粒湿化后的粒间接触力学特性,将粗颗粒间接触形式简化为点-面接触,利用改造后的岩石双轴流变仪开展不同湿化程度下的粗颗粒法向和切向接触试验,分析粗颗粒湿化接触力学性质,归纳出粗颗粒湿化接触经验模型．针对不同湿化程度的粗颗粒土体进行大型直剪试验,利用湿化接触模型对直剪试验进行离散元数值模拟,通过数据对比验证湿化接触模型的可靠性．研究结果表明,湿化水平影响粗颗粒点-面接触的破坏形态;表面湿润状态的粗颗粒法向和切向接触刚度略有减小,而浸泡状态的接触刚度减小明显;湿化后的颗粒接触刚度曲线可以利用幂函数拟合为经验模型,利用该模型对大型直剪试验进行数值模拟,计算误差不超过5%．研究结果可为粗粒土工程离散元数值计算提供依据．     

恒馏出液组成常规间歇精馏过程模拟的数值计算误差

为了完善间歇精馏过程的模拟技术,研究了模拟间歇精馏过程的数值计算误差及其相对稳定定量方法。采用拟稳态法模拟理想条件下恒馏出液组成操作常规二元间歇精馏过程,总汽化量数值计算结果的误差是截断误差、舍入误差和传播误差的耦合。根据大数定律,提出了理论板有限时,总汽化量数值计算结果误差的近似计算方法,及提出了采用拟合法计算Richardson外推法的误差系数。拟合法通过拟合足够多组总汽化量的数值计算结果和相应的过程离散段数计算误差系数,有效降低了（或消除）随机误差（舍入误差和传播误差）对计算误差系数的影响,提高了Richardson外推法估计截断误差的准确（稳定）性。     

叶片式螺旋桩静载试验及数值模拟

对叶片式螺旋桩静载试验结果,采用FLAC3D软件进行数值模拟和工程实例分析.发现普通桩型桩土接触面刚度参数并不适用于叶片式螺旋桩数值模拟,且FLAC3D软件默认的收敛标准不能对其实现精确拟合.因此采用根据现场试验每级荷载下的数据调整接触面法向刚度参数和计算步数的方法,可实现精确拟合,但存在试算量大的缺点.由于接触面法向刚度参数与计算步数相互影响且两者取值不唯一,为简小试算工作量,可根据模拟计算要求的精度,结合每级荷载下的试验数据来进行取值的选择,可实现近似拟合.案例分析进一步验证了该方法在实际工程的实用性和有效性.     

软球模型在颗粒流全尺度模拟中的验证和分析

针对颗粒流全尺度模拟时的干碰撞问题,在内嵌边界多重直接力全尺度算法中加入软球碰撞模型.通过空气中小球碰撞壁面和小球在粗糙表面上滚动2个典型算例,验证了软球模型在全尺度模拟中对干碰撞作用求解的适用性和准确性.对软球模型各主要参数的敏感度分析表明:时间步长越小,碰撞计算越精确;弹簧刚度系数越小,软球模型的接触特征时间越长,全尺度计算受到的资源限制越小;网格尺度、速度恢复系数对软球模型在全尺度模拟中的求解精度影响不大.实验室尺度气固鼓泡床的全尺度模拟结果表明,该方法可用于计算复杂的稠密流动体系.     

软球模型在全尺度模拟中的验证和分析

针对颗粒流全尺度模拟时的干碰撞问题,在内嵌边界多重直接力全尺度算法中加入软球碰撞模型.通过空气中小球碰撞壁面和小球在粗糙表面上滚动2个典型算例,验证了软球模型在全尺度模拟中对干碰撞作用求解的适用性和准确性.对软球模型各主要参数的敏感度分析表明:时间步长越小,碰撞计算越精确;弹簧刚度系数越小,软球模型的接触特征时间越长,全尺度计算受到的资源限制越小;网格尺度、速度恢复系数对软球模型在全尺度模拟中的求解精度影响不大.实验室尺度气固鼓泡床的全尺度模拟结果表明,耦合方法可用于计算复杂的多颗粒流动体系.     

基于传热反问题的绝缘栅双极型晶体管模块温度计算方法

在分析绝缘栅双极型晶体管(Insulated grid bipolar transistor,IGBT)模块内部传热机理的基础上,建立了集总参数的温度计算模型。采用边界元法对传热反问题的解空间进行离散。采用共轭梯度法求解传热反问题,得到较准确的等效热阻和等效热容值。该方法通过与制造商提供的IGBT模块结温实验数据和有限元方法计算的结果相比较,计算误差小于5%。     

大型钢管桁架结构的静载试验研究

以浙江省某市的大型钢管桁架结构为工程背景,采用分级水加载试验方法,在拱顶横梁上施加与原设计相当的静力水荷载,测试了该钢管桁架结构主要控制截面在各级静力水荷载作用下的挠度、应变（应力）等数值的变化;并将测试结果与原结构的计算值与有关规范规定值作比较;通过检验系数的计算,研究了结构的承载力。试验表明,该钢管桁架结构的承载力和整体刚度尚能满足设计要求,但结构的荷载安全储备已不足,应尽快进行维修与加固处理。     

交通事故中车辆二维碰撞车速分析及可视化再现研究

针对交通具有普遍性的汽车二维碰撞过程建立了一套完整适用性强的计算方法,分析了弹性恢复系数、路面附着系数的影响,并利用VC＋＋、OpenGL、3DMAX、Matlab联合进行了仿真和可视化再现。实例分析表明本文方法可以快速、准确地分析复杂的汽车碰撞事故的车速及运动轨迹。     

气液鼓泡床瞬态行为模拟准确性影响因素的研究

应用计算流体力学（CFD）方法对气液鼓泡床的瞬态行为进行模拟研究,分别从空间网格划分、时间步长和附加质量力等因素对瞬态模拟结果准确性的影响进行详细的探讨．结果表明,对于单喷嘴矩形气液鼓泡床的二维瞬态模拟,采用空间网格划分为60×60（0．0033m×0．0167m）,时间步长为0．001S,即可得到满足误差的结果．同时,附加质量力模型系数是影响瞬态模拟结果准确性的一个关键因素,也是导致模拟计算不收敛的原因之一．附加质量力系数推荐取值0．05．     

微观交通仿真模型校正中的参数敏感性分析

为研究交通微观仿真模型中各参数的变动对模拟结果的影响程度,基于敏感度理论,通过对敏感度系数定义,使微观交通仿真模型参数的敏感性具有可比性,并结合各参数敏感度测试散点图对单一交叉口各方向平均行程时间进行敏感性定性分析,最终确定安全距离附加部分、平均停车间距、安全距离折减系数、仿真步长、最大前视距离、安全距离倍数部分等参数为影响行程时间的敏感参数。       

基于污染分布可靠度分析中分项系数的确定

为研究人因误差影响下的结构可靠性设计分项系数,应用污染分布模型来确定随机误差和人因误差作用下的结构参数变量X的均值与方差.并在此定量分析的基础上合理地确定结构可靠度分析中的分项系数值.研究结果表明:目前的可靠度分项系数研究中没有考虑施工过程中人因误差这一不确定性因素的影响,其研究结果与实际情况存在偏差.在不确定性因素的...     

40Gb/s单通道光纤传输系统研究

提出了一种比特率为40 Gb/s的单通道传输系统的设计方案,通过大量的数值仿真研究了在单波长传输系统中放大器间隔、脉冲占空比、色散补偿因子、色散补偿系数、光纤的入纤功率等参数对系统传输性能的影响,并根据这些影响关系设计了一个九段的光纤传输系统,其传输距离为928 km。仿真结果对单波长和多波长40 Gb/s光纤传输系统的设计具有指导意义。     

基于弹簧阻尼模型的碰撞动力学研究

基于碰撞过程特点建立了弹簧阻尼模型,结合能量关系和恢复系数法对弹簧阻尼模型进行理论公式推导,得出完整的解析解;对ADAMS中的冲击函数模型进行仿真研究,并与理论计算结果进行对比;最后分析了恢复系数对计算结果的影响.研究表明:理论模型计算过程比较复杂;在恢复系数大于0.7时,冲击函数模型可以得到较好的仿真结果.     

危岩崩塌运动轨迹特征的Rockfall数值模拟研究

运用Rockfall数值模拟软件,对危岩体的稳定性进行了分析,通过设定危岩体的法向恢复系数、切向恢复系数和动摩擦系数等参数,绘制出危岩体的运动轨迹、能量分布和弹跳高度数值模拟图,为指导防护体系的结构设计、确保防治效果提供了依据。     

Internal Energy Losses and Contact Duration About a Circular Plate Colliding to a Half-Plane Target

Collisions between multibody systems are irreversible processes which cause loss of internal energy by a stress wave that propagates in the impacting bodies away from the region of impact.A coefficient of restitution relating to approach velocity is introduced to denote the losses of translational kinetic energy.A parameter β involved in internal energy losses has been obtained to calculate the coefficient of restitution.As a result,the internal energy losses caused by elastic stress waves and the contact d...