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申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2023-04-24

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN116629082B

专利技术分类：..使用基于粒子的方法[2020.01]

专利摘要：本发明公开了一种环连网离散元模拟方法，考虑拉弯协调受力及局部压扁作用，通过分区控制Bond键的法向和切向强度参数，实现网环拉弯协同受力计算；同时，分区独立控制网环接触滑移区和非接触区抗弯刚度，实现压扁效应计算；具体包括：网环单元DEM粒子等效的基本物性参数标定；弯曲区Bond键直径标定；弯曲区Bond键弹性模量标定；拉伸区Bond键直径标定；拉伸区Bond键弹性模量标定；Bond键剪切模量标定；Bond键法向强度和切向强度独立标定；整合上述步骤，分区域建立拉弯协调受力的环连网离散元模型，设置计算参数，进行运算，获得计算结果；本发明能够显著提升柔性环连网的计算精度。

专利权项：1.一种环连网离散元模拟方法，其特征在于，考虑拉弯协调受力及局部压扁作用，通过分区控制Bond键的法向和切向强度参数，实现网环拉弯协同受力计算；同时，分区独立控制网环接触滑移区和非接触区抗弯刚度，实现压扁效应计算；具体包括以下步骤：a网环单元DEM粒子等效的基本物性参数标定；b弯曲区Bond键直径标定；c弯曲区Bond键弹性模量标定；d拉伸区Bond键直径标定；e拉伸区Bond键弹性模量标定；fBond键剪切模量标定；gBond键法向强度和切向强度独立标定；h整合a-g，分区域建立拉弯协调受力的环连网离散元模型，设置计算参数，进行运算，获得计算结果；步骤a中，所述网环由若干根特定直径，特定抗拉强度的钢丝缠绕nw圈形成，网环相互套结形成环形网片，网环的数值计算模型即为离散元模型；将圆形状的钢丝网环离散为若干个DEM粒子，并通过Bond键将DEM粒子连接形成网环；所述DEM粒子物性参数包括：直径dDEM、构成单根网环的DEM粒子数量n和密度ρDEM，并按照质量等效原则标定DEM粒子的密度，按照网环截面直径和周长标定DEM粒子的直径和数量；等效方法为：l0＝ndDEM；nwl0A0ρ0＝nVDEMρDEM；其中，l0、ρ0、nw和A0分别为网环周长、实际材料密度、钢丝缠绕圈数、单根钢丝的截面面积；n、dDEM、VDEM和ρDEM分别为构成单根网环的DEM粒子数量、DEM粒子直径、单个DEM粒子的体积和DEM粒子的密度；在步骤b和步骤c中，Bond键的参数标定应考虑网环受力过程中的弯曲受力阶段，在以弯曲内力起主要控制作用的接触区域根据抗弯截面模量等效原则标定Bond键的直径，该区域弹性模量应当考虑网环接触区域压扁软化效应，按照截面抗弯刚度等效原则进行标定，等效方法为： E0＝ΔFLΔLA 其中，nw为钢丝缠绕圈数；d0为实际单根钢丝的直径；d1,eq为接触区域Bond键的直径；E0为实际弹性模量；E1,eq为接触区域的弹性模量；A为钢丝的总截面面积；ΔL为试验结果力-位移曲线拉伸段的长度变化量；ΔF为试验结果力-位移曲线拉伸段的力变化量；在步骤d和步骤e中，Bond键的参数标定应考虑网环受力过程中的轴拉受力阶段，受拉区，即非接触区域Bond的直径按照面积等效原则进行标定，弹性模量按照截面抗拉刚度等效原则进行标定，等效方法为： E2,eq＝E0其中，d2,eq为非接触区域Bond键的直径；E2,eq为非接触区域的弹性模量；在步骤f中，Bond键的剪切模量根据材料弹性模量和泊松比标定，标定方法为： 其中，E为接触区域或非接触区域Bond的弹性模量，G为相对应区域的剪切模量，ν为材料泊松比；在步骤g中，网环破坏模式和破断力峰值根据轴拉试验标定，根据试验破坏现象，不断调整数值模型强度参数进行试错计算，使得数值模型与实际网环破断位置和破断力峰值保持一致，从而标定Bond键的极限法向强度和极限切向强度。

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