| 多孔陶瓷材料力学特性的离散单元法定量模拟 |
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| 引用本文： | 周爽,苏景林,刘晓星,安百钢,喻寅,贺红亮,张泉,冯勇进,王晓宇.多孔陶瓷材料力学特性的离散单元法定量模拟[J].中国科学:物理学 力学 天文学,2019(6):24-35. |
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| 作者姓名： | 周爽 苏景林 刘晓星 安百钢 喻寅 贺红亮 张泉 冯勇进 王晓宇 |
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| 作者单位： | 辽宁科技大学化学工程学院;中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室;中国科学院大学化学与化工学院;中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室;核工业西南物理研究院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(编号:U1630105);国家自然科学基金(编号:21576265,51672117);国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束核聚变能发展研究(编号:2017YFE0300602)资助 |
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| 摘 要： | 本文基于离散单元法,模拟研究了多孔陶瓷在拟静态加载条件下的力学响应特性.在数值试样制备上,采用各向同性压缩的方式获取不同固含率的数值试样,然后基于Coble烧结模型计算微观颗粒之间的接触尺寸.为考虑多体作用下固体键之间的空间耦合效应,对经典的Hertz接触模型进行了修正,引入了一反映晶粒间接触尺寸和晶粒间空间几何排列特性影响的校正因子.随后以部分烧结三氧化二铝陶瓷材料为研究对象,检验了所建立的离散单元法数值模拟方法的定量预测能力.模拟结果表明,所预测的有效杨氏模量和断裂强度与文献报道的实验数据能很好地定量吻合;对于含大孔洞的部分烧结三氧化二铝陶瓷材料的模拟结果表明,无论是孔洞之间的相互作用特性,还是孔洞排列型式对材料有效杨氏模量和断裂特性的影响,模拟结果都能与文献报道的理论分析结果和有限元分析结果定量吻合.这些定量对比结果表明,本文建立的离散单元法数值模拟方法,可以用来定量地预测多孔陶瓷的力学特性.
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| 关 键 词： | 多孔陶瓷 颗粒态物料 断裂强度 定量预测 离散单元法 |
Quantitative simulation of mechanical properties of porous ceramic materials by discrete element method |
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| ZHOU Shuang,SU JingLin,LIU XiaoXing,AN BaiGang,YU Yin,HE HongLiang,ZHANG Quan,FENG YongJin,WANG XiaoYu.Quantitative simulation of mechanical properties of porous ceramic materials by discrete element method[J].Scientia Sinica Pysica,Mechanica & Astronomica,2019(6):24-35. |
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| Authors: | ZHOU Shuang SU JingLin LIU XiaoXing AN BaiGang YU Yin HE HongLiang ZHANG Quan FENG YongJin WANG XiaoYu |
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| Institution: | (School of Chemical Engineering,University of Science and Technology Liaoning,Anshan 114051,China;State Key Laboratory of Multi-Phase Complex Systems,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;School of Chemistry and Chemical Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;Nation Key Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics,Institute of Fluid Physics,Chinese Academy of Engineering Physics,Mianvang 621900,China;Southwestern institute of Physics,Chengdu 610041,China) |
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| Abstract: | ZHOU Shuang;SU JingLin;LIU XiaoXing;AN BaiGang;YU Yin;HE HongLiang;ZHANG Quan;FENG YongJin;WANG XiaoYu(School of Chemical Engineering,University of Science and Technology Liaoning,Anshan 114051,China;State Key Laboratory of Multi-Phase Complex Systems,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;School of Chemistry and Chemical Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;Nation Key Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics,Institute of Fluid Physics,Chinese Academy of Engineering Physics,Mianvang 621900,China;Southwestern institute of Physics,Chengdu 610041,China) |
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| Keywords: | porous ceramic particulate material fracture strength quantitative prediction discrete element method (DEM) |
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