| 基于水平集接触算法的任意形态颗粒材料球谐离散元方法 |
| |
| 引用本文： | 王嗣强,乔婷,张林风,季顺迎.基于水平集接触算法的任意形态颗粒材料球谐离散元方法[J].中国科学:物理学 力学 天文学,2022(2). |
| |
| 作者姓名： | 王嗣强 乔婷 张林风 季顺迎 |
| |
| 作者单位： | 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 |
| |
| 基金项目： | 国家重点研发计划(编号:2018YFA0605902,2016YFC1402706);国家自然科学基金(编号:11872136,11772085)资助项目。 |
| |
| 摘 要： | 为对自然环境或工业领域中非规则颗粒材料的力学特性进行精确计算,本文采用球谐函数发展了可描述任意几何颗粒形态的球谐离散元方法.考虑球谐单元的凹凸形态及多点接触特性,发展了基于水平集方法的任意形态接触算法,以准确计算单元间的接触方向和重叠量.该算法将不同形态的球谐单元离散为由一系列点组成的零水平集函数和空间离散水平集函数,并将单元间的接触问题转化为两个水平集函数间的求解问题.通过将一系列零水平集点代入邻居单元的空间离散水平集函数中进行三线性插值,可确定两个接触单元间的多接触点及作用力.为检验基于水平集算法的球谐离散元方法的可靠性,对单颗粒与刚性壁面的弹性碰撞、单颗粒自由下落和多颗粒动力堆积过程进行了离散元模拟,研究了颗粒的平动和转动动能随时间的变化规律.计算结果表明,基于水平集算法的球谐离散元方法可准确地计算单元间的接触碰撞作用,并可保证弹性碰撞时颗粒系统的能量守恒及非弹性碰撞时颗粒系统的能量衰减直至动能为零.在此基础之上进一步分析了不同表面凹凸特性对颗粒堆积中体积分数和平均配位数的影响,为任意形态颗粒材料的数值模拟提供了一种有效的离散元方法.
|
| 关 键 词： | 离散元方法 任意形态 颗粒材料 球谐函数 水平集算法 多接触点判断 |
A discrete element method with spherical harmonics for irregular granular materials based on the level set contact algorithm |
| |
| WANG SiQiang,QIAO Ting,ZHANG LinFeng,JI ShunYing.A discrete element method with spherical harmonics for irregular granular materials based on the level set contact algorithm[J].Scientia Sinica Pysica,Mechanica & Astronomica,2022(2). |
| |
| Authors: | WANG SiQiang QIAO Ting ZHANG LinFeng JI ShunYing |
| |
| Institution: | (State Key Laboratory of Structure Analysis of Industrial Equipment,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China) |
| |
| Abstract: | |
| |
| Keywords: | discrete element method arbitrary shape granular materials spherical harmonic function level set method multiple contact points |
| 本文献已被 维普 等数据库收录！ |
|
