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湿颗粒堆力学特性的离散元法模拟研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2014.2.8
  • 页码:265-273
  • 分类:TU444[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国矿业大学机电工程学院,徐州221116, [2]中国矿业大学化工学院,徐州221116
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2012CB214900)、国家自然科学基金(批准号:51134022,51221462,51204181)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110095120004)、中国博士后科学基金(批准号:20110491485,2013T60576)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2011QNAl0)资助的课题.
  • 相关项目:复杂振动形式下筛面非球形湿颗粒流动理学特性研究
中文摘要:

利用基于线性黏聚接触模型的离散元法对不同颗粒系统的堆积过程进行了数值模拟研究,分析了颗粒形状和湿颗粒间液桥力对颗粒堆积形态的影响机理,获得了球形和块状湿颗粒堆基底表面所受的法向力以及堆中颗粒间的法向力和切向力“中心凹陷”式的分布规律,讨论了颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面作用力和颗粒间作用力的影响.研究结果表明,颗粒形状和液桥力对颗粒堆的堆积形态具有显著的影响.堆积角随着黏聚能量密度的增加而增大,并且相同条件下的块状颗粒堆积角大于球形颗粒.颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面所受作用力和堆中颗粒间的作用力变化及最大幅值均有影响作用.当黏聚能量密度值逐渐增大时,颗粒堆的作用力最大幅值均逐渐增大,并且块状颗粒堆的作用力最大幅值大于球形颗粒堆.当黏聚能量密度值过大时,颗粒堆力学特性更加复杂,液桥力对颗粒堆积特性的影响作用大于颗粒形状的影响.

英文摘要:

Discrete element method (DEM) simulations for pile-up processes of different particle systems were performed basedon linear cohesion contact model. Effects of particle shape and liquid bridge force between wet particles on the piling form were analyzed. The significant central dip profiles of normal force acting on the base surface, normal force and tangential force between particles were predicted. Effects of particle shape and cohesion energy density on the forces on the base surface and inter-particles were described. The results show that particle shape and the liquid bridge force have significant impacts on the piling form. With the increase of the cohesion energy density the angle of repose for each granular pile increases. But the angle of repose of cubical particles is bigger than that of spherical particles under the same condition. Particle shape and the liquid bridge force also significantly affect the change and the maximum amplitude of the forces acting on the base surface and the forces between the particles. The maximum amplitude of the forces increases with the increase of the cohesion energy density, and the value of the maximum force on cubical particles is bigger than that on spherical particles. When the value of cohesion energy density is very large, the mechanical properties of granular piles become more complicated, so that the liquid bridge force has a larger impact on the packing characteristic of particles than the impact on particle shape.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876