基于离散元的碎片尺寸随机的颗粒破碎模拟方法

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.014

东北大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 408-414.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.014

基于离散元的碎片尺寸随机的颗粒破碎模拟方法

赵飞翔，迟世春

(大连理工大学水利工程学院，辽宁大连116024)

修回日期:2022-01-07 接受日期:2022-01-07 发布日期:2023-03-24
通讯作者: 赵飞翔
作者简介:赵飞翔(1991-)，男，山东临沂人，大连理工大学博士研究生；迟世春(1964-)，男，山东高密人，大连理工大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家重点研发计划项目(2016YFB0201001)

A Simulation Method for Particle Breakage with Random Fragment Size Based on Discrete Element Method

ZHAO Fei-xiang， CHI Shi-chun

School of Hydraulic Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 116024， China.

Revised:2022-01-07 Accepted:2022-01-07 Published:2023-03-24
Contact: CHI Shi-chun
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摘要/Abstract

摘要： 依据天然堆石颗粒的破碎特性，构建了子颗粒粒径随机的碎片替换模式，即立方体替换模式.采用立方体替换模式可得到符合天然堆石颗粒破碎特性的子颗粒粒径分布.单轴压缩模拟试验表明，与子颗粒粒径固定的4球和18球替换模式相比，立方体替换模式能提高试样级配曲线的连续性，并改善中间粒径缺失的问题.对比不同子颗粒数量替换模式的模拟结果可知，立方体替换模式对应试样的接触数目和平均接触力分布符合替换模式子颗粒数量对分布的影响规律；剔除无接触和单接触颗粒后，3种替换模式的细观力学特性的变化规律一致，表明立方体替换模式可以用于模拟粗粒土的颗粒破碎.

关键词: 离散元；粗粒土；碎片替换模式；粒径分布；细观力学特性

Abstract: Based on the breakage characteristics of natural rockfill particles， a fragment replacement mode with random sub-particle sizes， namely cube replacement model is established. The simulation test using the cube replacement mode can obtain a size distribution of sub-particles that obeys the breakage characteristic of natural rockfill particles. Uniaxial compression simulations show that， compared with the 4-ball and 18-ball replacement modes with fixed sub-particle sizes， the cube replacement mode can improve the continuity of specimen gradation curve and the problem of missing particles with intermediate sizes. Comparing the simulations of replacement modes with different sub-particle number， the distributions of contact number and mean contact force obtained by cube replacement mode comply with the influence of sub-particle number on the distributions. After removing the non-contact and single-contact particles from specimen， the change rules of micromechanical characteristics of different replacement modes are consisted. It is indicated that the cube replacement mode can be used to simulate the particle breakage of coarse-grained soils.

Key words: discrete element method; coarse grained soil; fragment replacement mode; particle size distribution; micromechanical characteristic

中图分类号:

TU41

赵飞翔，迟世春. 基于离散元的碎片尺寸随机的颗粒破碎模拟方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(3): 408-414.

ZHAO Fei-xiang， CHI Shi-chun. A Simulation Method for Particle Breakage with Random Fragment Size Based on Discrete Element Method[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2023, 44(3): 408-414.

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A Simulation Method for Particle Breakage with Random Fragment Size Based on Discrete Element Method

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