Discrete element simulation of effects of multicontact loading on single particle crushing

Particle crushing commonly occurs in granular materials and affects their structures and mechanical properties. Unlike idealized particles in experimental single particle crushing tests with two loading points, natural particles are crushed under multicontact loading. To date, the criteria and patterns of particle crushing under multicontact conditions are not fully understood. By using the three-dimensional discrete element method, this report explores the effect of multicontact loading on the crushing criterion of a single particle, the crushing pattern, and the relationship between the particle crushing strength and loading distribution. The particles are modelled as aggregates of glued Voronoi polyhedra. The numerical results indicate that the logarithm of the mean principal stress has a good linear correlation with the coordination number. For a specific coordination number, the number of child particles presents a significant normal distribution. For a specific number of child particles, the volumes of child particles can be statistically described as normal or gamma distribution. Three typical models are proposed to qualitatively analyse the relationship between the loading distribution and crushing strength. The relevant conclusions can be helpful in engineering practice and in further studies on crushable granular materials via the discrete element method.     

METHOD–OF–LINES SOLUTION OF TIME–DEPENDENT TWO–DIMENSIONAL NAVIER–STOKES EQUATIONS

A novel approach to the development of a code for the solution of the time-dependent two-dimensional Navier–Stokes equations is described. The code involves coupling between the method of lines (MOL) for the solution of partial differential equations and a parabolic algorithm which removes the necessity of iterative solution on pressure and solution of a Poisson-type equation for the pressure. The code is applied to a test problem involving the solution of transient laminar flow in a short pipe for an incompressible Newtonian fluid. Comparisons show that the MOL solutions are in good agreement with the previously reported values. The proposed method described in this paper demonstrates the ease with which the Navier–Stokes equations can be solved in an accurate manner using sophisticated numerical algorithms for the solution of ordinary differential equations (ODEs).     

非均匀多孔介质有效热导率分析

本文采用控制容积法,界面调和平均导热系数值以及图形处理方法对典型非均匀多孔介质硬质聚氨酯泡沫材料的导热过程进行了分析与模拟计算。结果表明:多孔介质的内部结构是影响温度分布和热量传递的主要的因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数,孔隙的大小和分布有关;计算得到的有效热导率值与文献中实验测量结果吻合较好。本文的研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,从而可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法。     

圆偏振飞秒激光脉冲与低压氙气体靶相互作用软X射线辐射实验研究

利用平场光栅谱仪,分别在2和3 kPa的低气压下,测量了脉宽35 fs的圆偏振超强超短激光脉冲与5 mm长氙气体靶相互作用产生的波长在5～60 nm范围内的离子谱线。2 kPa时最强的跃迁为XeⅧ：4d105s(2S_1/2)—4d95s5p(2P_3/2)的17.085 6 nm线,3 kPa时最强的跃迁为11.343 nm的XeⅦ 4d105s2(1S0)—4d95s25f(3P₁)跃迁。两种气压下,Xe均被电离到XeⅦ,XeⅧ,XeⅨ态。     

MSC折纸结构设计及其双稳态解析与实验

折纸是一门古老艺术,其本质是将平面材料沿着事先设计好的折痕进行折叠,进而形成一个复杂的三维结构．柔性折纸结构是实现三维结构轻量化的重要途径．因此,解析折纸结构几何特性和力学性质十分必要．本文以MSC(Magic Spiral Cube)为研究对象,通过实际折痕和虚拟折痕的方法,建立了该结构的几何模型,确定了实现完全展开和完全折叠对刚性面和可变形面的设计条件,在虚拟折痕上引入了扭转刚度,证明了该扭转刚度与柔性面变形的等效性,从而得到了MSC 折纸结构的弹性势能,得到了使结构变形的力与位移本构．通过力学特性分析,发现了MSC折纸结构具有双稳态特性,这种特性是由面内变形诱发的,与虚拟折痕刚度与弹性折痕刚度的比值有直接的关系．最后,我们对MSC折纸结构进行设计和制备,通过实验,验证了理论 模型的准确性．本文的研究结果不仅进一步加深了我们对于MSC折纸结构力学特性的认识,同时也为其工程应用提供理论基础．     

Kirchhoff动力学比拟对弹性薄壳的推广

将弹性细杆的"Kirchhoff动力学比拟"方法推广到弹性薄壳,使弹性薄壳的变形在物理概念上和刚体的运动对应,在数学表述上等同,从而可以用刚体动力学的理论和方法研究弹性薄壳的变形,为连续的弹性薄壳提供新的离散化方法.在直法线假设下,在弹性中面上构筑空间正交轴系,此轴系沿坐标线"运动"的角速度构成两自变量的弯扭度.沿两个...     

用刚体理论分析烟囱倒下的断点位置

烟囱倾倒的过程中将会在某处发生断裂.通过刚体理论知识,采用圆台模型分析了烟囱倾倒过程中的动力学过程,通过理论推导找到极值点,理论上推断出烟囱断裂的位置.     

有耗介质层上多导体传输线的电磁耦合时域分析方法

目前,针对空间电磁场作用有耗介质层上传输线的电磁耦合,仍缺乏有效的数值分析方法.因此,本文提出一种高效的时域混合算法,很好地解决了有耗介质层上传输线电磁耦合建模难的问题.首先,对经典传输线方程进行改进,推导了适用于有耗介质层上多导体传输线电磁耦合分析的修正传输线方程.然后,结合时域有限差分方法和相应插值技术,求解修正传输线方程,获得多导线及其端接负载上的电压和电流响应,并实现空间电磁场辐射与多导线瞬态响应的同步计算.最后,通过相应计算实例的数值模拟,与CST软件的仿真结果进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

飞行器角速度测量的三轴加速度计法

飞行器角速度的测量在航空航天领域是极为重要的问题,然而现在主流的利用陀螺仪测量角速度的方法有造价较高这一问题。本文提出了一种通过测量刚体上非共线三点的加速度得到刚体角速度的方法,可以利用极为廉价的高精度加速度计较为准确地测量高速稳态飞行器的角速度。本文应用刚体运动学中的基点法,得到由刚体上非共线三点的加速度和其距离表示的刚体角速度,并对其进行了误差分析。最终采用数值模拟的方法,分析了此方法在具有较高角速度的飞行器和具有较低角速度的稳态卫星上得到的角速度的适用性。模拟结果表明,此种方法适用于稳态高角速度的飞行器。     

考虑地表反射类型的气溶胶散射偏振特性

采用逐次阶散射法求解矢量辐射传输方程来研究气溶胶在不同地表反射模型下的散射偏振特性.首先,选取单一地表反射模型和耦合地表反射模型两种地表反射模型.然后,根据地表反射模型计算得到相应的地表反射率,进而采用逐次阶散射法对矢量辐射传输方程进行求解,得到散射光的Stokes矢量.最后,由Stokes矢量计算得出散射光的偏振度.仿真结果表明,两种地表反射模型下气溶胶单次散射的散射辐射强度和线偏振度均相等;耦合地表反射模型的总散射辐射强度和线偏振度总是大于单一地表反射模型;单一地表反射模型的气溶胶单次散射相对总散射的贡献总是大于耦合地表反射模型.研究结果对气溶胶光学特性的反演具有一定意义.