一种细长型金属管药剂夯实状态的离散元分析方法

专利类型：发明专利

语言：中文

申请号：CN201310137986.2

申请日：20130419

发明人：林景栋吕函珂谢杨林湛丁吴芳徐春慧廖孝勇程森林张东京

申请人：重庆大学

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号

公开日：20151021

公开号：CN103177194B

代理人：赵荣之

代理机构：北京同恒源知识产权代理有限公司 11275

摘　　要：一种细长型金属管药剂夯实状态的离散元分析方法，涉及计算机模拟分析领域，包括：1）细长型金属管模型的建立；2）药剂颗粒加料模型的建立；3）药剂颗粒模型的建立；4）细长型金属管夯实动作模拟建立；5）应用所建立的离散元模型模拟观察夯实动作中细长型金属管内部药剂颗粒的运动、药剂颗粒密度变化过程。

主权项：一种细长型金属管药剂夯实状态的离散元分析方法，其特征在于，具体分析步骤如下：1)建立细长型金属管模型，采用中空状圆柱形墙面对细长型金属管进行模拟，圆柱型墙面有效侧为圆柱形墙面内壁，在圆柱形墙面底部建立底端墙面对堵头进行模拟，设置底端墙面的有限侧朝上；2)建立药剂颗粒加料模型，采用漏斗状墙面对药剂颗粒加料模型进行模拟，其有效侧为漏斗状墙面内壁，且设定其为药剂颗粒生成的边界条件；3)根据步骤2)中得到的药剂颗粒生成边界条件，建立线性接触刚度模型对药剂颗粒模型进行模拟，分多次生成颗粒，每次生成的颗粒属性相同，设置药剂颗粒模型初始密度与实际松散状药剂颗粒密度接近；4)进行细长型金属管夯实动作模拟；5)利用步骤1)至步骤4)所建立的离散元模型进行夯实仿真，在仿真过程中观察内部药剂颗粒运动和不同高度时的颗粒孔隙度，并采用孔隙度作为衡量夯实动作完成后药剂颗粒密度均匀度的参数指标，验证夯实完成后细长型金属管内部各高度药剂颗粒密度均匀性，从而确定最佳夯实次数和最佳夯实高度；步骤2)中药剂颗粒生成的边界条件判断公式为：R_xy+r≤R_lim?R_upper≤x≤R_upper?R_upper≤y≤R_upperH_cylinder≤z≤H+H_cylinder其中，生成颗粒质心坐标为(x,y,z)，颗粒半径为r，药剂颗粒加料模型高度为H，上部开口半径为R_upper，下部开口半径为R_bottom，细长型金属管模型高度为H_cylinder，颗粒质心与z轴间距离为R_xy，同一z轴高度的颗粒被允许生成的极限半径R_lim；步骤3)中所述建立线性接触刚度模型对药剂颗粒模型的具体方法为：使用力与位移接触定律可以计算两颗粒相互作用的接触力： $F_{n}^{c} = K_{n} U_{n} n$ 式中，为法向接触力；K_n为法向刚度系数；U_n为法向接触位移；n为单位法向量； ${ΔF}_{s}^{c} = k_{s} {ΔU}_{s}$ $F_{s}^{c} = F_{o s}^{c} + {ΔF}_{s}^{c}$ 式中，K_s为切向接触刚度；ΔU_s为相对切向位移增量；为切向接触力增量；为当前时步的切向接触力；为前一时步切向接触力，所以颗粒所受合力F为： $F = F_{n}^{c} + F_{s}^{c}$ 根据颗粒的合力情况可使用牛顿第二定律建立运动方程：F＝ma；步骤4)中所述细长型金属管夯实动作模拟包括有两个阶段：4?1)药剂颗粒的自由落体阶段；4?2)药剂颗粒底部夯实作用力的施加；所述夯实动作能够识别底部药剂颗粒层，且夯实动作次数、自由落体高度和夯实力均可调；步骤5)中进行夯实仿真和观察包括有两个阶段：5?1)初始平衡状态仿真和观察，初始平衡状态为加料后初始的平衡状态；5?2)夯实动作完成后的平衡仿真和观察。

关键词：

法律状态：公开

IPC专利分类号：G06F19/00(2011.01)I