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石墨负极材料辊压过程离散 元 模拟 研究 2025年 作为锂离子电池的核心组件,极片的制备过程特别是辊压工艺是电池能量密度和综合性能提升的关键。研究辊压过程中电极材料辊压变形机制,对实现辊压过程电极材料孔隙率和压实密度精确控制、提升锂离子电池综合性能具有重要意义。基于弹塑性接触模型建立石墨负极材料极片辊压离散 元 模拟 模型,通过微观颗粒间相互作用行为分析揭示其宏观尺度响应。采用控制变量法研究仿真容器尺寸和颗粒间摩擦因数对仿真结果的影响,确定合适的仿真容器尺寸和摩擦因数设置。结果表明:随着设置的容器底面尺寸增加,压力-位移曲线数据波动减小,容器底面尺寸为150μm×150μm时可以满足计算准确度要求;静摩擦因数对电极辊压过程有较大影响,静摩擦因数增大,颗粒抗力增大,同等压力对应的密度值减小;而滚动摩擦因数的大小对石墨压实特性的影响较小。 司丽娜 兰琼 黄荣 阎红娟 张淑婷关键词:锂离子电池 石墨负极材料 离散元模拟 重庆涞滩红层砂岩蠕变特性颗粒离散 元 模拟 2025年 我国川渝地区石窟寺分布广泛。关键受力岩体的蠕变破坏是石窟寺面临的主要问题之一,尤其是在酸雨等环境腐蚀作用下,岩石细观结构的损伤会加快其蠕变破坏的速度。为了研究红层砂岩的蠕变特性,以重庆市涞滩二佛寺红层砂岩为研究对象,基于饱水和酸腐蚀状态下的砂岩三轴压缩蠕变试验,利用颗粒流PFC软件,在微细观角度通过对水化学作用下砂岩的蠕变特性进行分析,并在平行黏结模型的基础上应用等效晶质模型(grain-based model,简称为GBM),结合应力腐蚀模型(parallel-bonded stress corrosion model,简称为PSC)对考虑岩石微观结构的时效性变化特征进行颗粒离散 元 模拟 。结果表明:低应力驱动比下,饱水试样会产生更大的损伤,在较高应力驱动比时,酸腐蚀试样损伤更高;酸腐蚀试样临界应力驱动比为0.102 6,饱水试样临界驱动应力比为0.255 9,水化学作用下砂岩的亚临界裂纹扩展在很低的应力水平便会开始;应力驱动比的改变对岩样的稳态蠕变速率的影响是指数级的,几乎是相差0.1就会产生10倍以上的速率变化;酸腐蚀试样和饱水试样能量耗散速率远大于干燥试样;水环境的软化作用会使得岩样的宏观裂纹易于贯通,且贯通断裂面抵抗外力变弱,更加有利于能量释放;饱水试样对晶体边界即矿物胶结物的影响较大,晶间剪切裂纹比例较高,而酸腐蚀试样对矿物本身也会产生较大的影响,使得晶内的拉伸裂纹数目增加。研究结果可为工程岩体长期稳定性的评价提供参考依据。 吕阳 谢妮 刘孔科 曹翊 王志杰关键词:蠕变 应力腐蚀 考虑不规则颗粒的堆石坝料碾压过程离散 元 模拟 2025年 基于离散 元 法模拟 堆石坝料碾压过程对坝料压实机理的研究有着重要意义。利用颗粒流离散 元 软件PFC2D建立堆石坝料碾压过程数值模型,同时为了体现坝料的真实形状和细观咬合结构,基于随机多边形算法建立不规则骨料模型。通过对新疆阿尔塔什堆石坝料的现场碾压试验建立数值模型,并标定细观参数和形状系数,开展颗粒流数值模拟 ,分析碾压速度、碾压遍数和碾压荷载对坝料压实效果的影响。结果表明:①碾压速度越快,碾轮与坝料接触时间变短,坝料压实效果越差。②碾压荷载越大,坝料越易于压实,但过大的碾压荷载会造成坝料破碎。③随碾压遍数的增加,坝料压实效果越好,当坝料达到密实稳定后,压实效果不会有明显提升。研究成果为堆石坝料压实机理的分析提供新的思路。 孙熇远 曹书龙 张余龙 蔡玉鹏关键词:堆石坝料 压实过程 压实机理 离散元法 RBT模式下刚性挡墙非极限主动土压力的离散 元 模拟 及理论研究 2025年 针对刚性挡墙绕基底转动与平动耦合(rotation around the base and translation coupling,简称RBT)模式下砂土非极限主动土压力的分布问题,选取转动中心位置参数n=0.5、1.0、5.0共3组转动中心对其进行离散 元 模拟 研究。结果表明,RBT模式下主动土压力兼具绕基底转动(rotation around base,简称RB)模式下凹型分布和平动(translational,简称T)模式直线分布的特点。在破坏过程中,墙土摩擦角往往先于内摩擦角达到极限值,墙后滑裂面为一曲面,且土体滑裂面处有明显的主应力偏转现象。基于数值模拟 结果,根据中间对称圆弧拱得到了层间等效内摩擦角与n的函数关系式,利用水平层分析法,建立了曲边梯形微分单元 的受力平衡方程,采用有限差分法求解得到了RBT模式非极限主动土压力数值解。参数分析表明,墙体位移、内摩擦角及转动中心位置参数n对主动土压力具有显著的影响。通过与数值模拟 和模型试验的对比,验证了所提理论的合理性和可靠性,研究成果可为刚性挡土墙土压力计算提供参考。 姚嘉楠 徐长节 迟民良 王艳萍 习跃来 王伟锋 冯国辉 孙佳政关键词:离散元法 土拱效应 水平层分析法 堆石料与土工格栅相互作用离散 元 模拟 研究 2025年 为探明堆石料与土工格栅的相互作用性能及其内在机制,采用离散 元 方法对堆石料与土工格栅的拉拔及直剪界面试验进行了模拟 .通过模拟 结果对土工格栅加筋堆石料试样的力-位移关系、接触力链、配位数及土工格栅位移、受力及损伤等宏细观行为进行了分析.分析结果表明:拉拔过程中最大拉拔力随竖向应力增加呈现先增加后减小的趋势;直剪界面试验的界面系数在竖向应力为50 kPa时已经大于0.8,且其随着竖向应力的增加而增加.拉拔过程中堆石料的法向接触力主方向及平均配位数基本不变,沿拉拔方向的格栅位移分布出现明显的阶梯段,且越靠近拉拔端格栅的拉力越大.拉拔过程中土工格栅出现不同程度的损伤,损伤程度随拉拔位移及竖向应力的增加而增加.这些宏细观现象均表明堆石料与土工格栅间咬合良好,实际应用过程中土工格栅与堆石料间不会发生大的相对滑移,在堆石料中土工格栅可以充分发挥其强度. 曾凯锋 钟志鸿 张宇亭 黄晓龙 付浩洋 刘华北关键词:堆石料 土工格栅 离散元方法 拉拔试验 爆破漏斗成形特性的离散 元 模拟 研究 2025年 相较于传统球形颗粒,PFC刚性块体模型在模拟 计算时具有颗粒单元 少、结构易剖分、计算更简便等特点。根据不同埋深下爆破漏斗模拟 结果,药包埋深h对球形药包爆破损伤范围、爆破漏斗形状等具有重要影响。随着药包埋深的不断增加,爆破漏斗开口半径l与漏斗深度d先增大后减小;当h为1.5 m时,爆破损伤范围达到最大。从不同埋深下各监测点爆炸应力的监测结果来看,随着药包埋深的增加,爆炸应力先增加后降低;当h大于2.0 m时,各监测点爆炸应力趋于稳定水平,这可能是导致不同药包埋深爆破损伤范围各异的主要原因。模拟 结果可以为工程爆破实践提供参考。验证结果表明,PFC刚性块体模型在研究岩石类材料的动、静力学性能以及岩体爆破破碎方面具有一定的合理性,为研究岩体材料的损伤破坏过程提供了新的方法。 蒋伟关键词:爆破漏斗 数值模拟 考虑冰水相变的冻土路基融沉及融化盘演化离散 元 模拟 方法 本发明公开了考虑冰水相变的冻土路基融沉及融化盘演化离散 元 模拟 方法,包括步骤1、冻土路基参数采集;步骤2、构建冻土路堤离散 元 模型;步骤3、设置材料接触参数;步骤4、设置温度边界;步骤5、冻土路基热力耦合,包括热传递和冰水相... 吴恺 孙伟宸复合振动下谷物茎秆分离的离散 元 模拟 研究 2025年 为了探究复合振动下农作物颗粒的运动行为和偏析效果,实现谷物茎秆的机械化分离,使用SolidWorks软件建立几何模型,运用离散 元 软件(EDEM)进行仿真计算。设置生成谷物质量100 g,茎秆质量2.5 g,施加复合振动(由频率为6 Hz、相位差为0、振幅为20 mm和10 mm的水平和竖直直线振动合成),仿真总时间为10 s,并引入谷物质量分数来量化分层质量。模拟 结果表明:容器中的谷物和茎秆在竖直方向上呈现出明显的分层状态,且分层后未出现返混现象。颗粒在复合振动的激励下,分化成抛起和沿容器壁滑动两部分;在整个分层过程中谷物处于主导地位,谷物的平均动能是茎秆的6 892倍,两者动能差异是分层的主要原因;在仿真进行到2.85 s时,谷物和茎秆基本上完成了分离工作,分层后谷物质量分数达99.73%。设置水平和竖直直线振动对比实验,结果表明:复合振动在破坏颗粒力链和提高颗粒流动性方面都有明显优势。 杨华瑞 马学东 宋梅雪 王晓川 赵轩瑾关键词:离散单元法 高应力状态下岩石蠕变离散 元 模拟 研究 2025年 经开采扰动后的隧道、地下硐室等岩石常处于高应力状态,其在经受应力重分布而引起的蠕变荷载作用下,易发生蠕变破坏。为探究其内部破坏机制,采用UDEC离散 元 软件模拟 三种高应力比条件下岩石蠕变破坏过程,模拟 结果表明:三种应力比下,岩石蠕变应变增长均呈现衰减-稳定-加速的三阶段特征,应力比越大,衰减段越短;蠕变初期裂纹个数随着应力比增大而减少,平均尺寸则随着应力比增大而增大,0.85倍应力比时裂纹发育较为平缓,其他两种应力比下次生裂纹发育较为迅速,裂纹平均尺寸持续下降明显;蠕变初期岩石颗粒破裂以剪切为主,随着蠕变进行,0.85倍应力比下新增破裂以张拉为主,其他两种应力比则以剪切为主,当破裂点形成上下贯通的剪切面时,岩石发生蠕变破坏。 许志雄 朱要亮关键词:岩石蠕变 离散元 全长粘结锚杆支护隧洞围岩的颗粒离散 元 模拟 与细观作用机理研究 被引量:2 2024年 基于颗粒离散 元 软件PFC(particle flow code)和有限差分软件FLAC(fast Lagrangian analysis of continuum)的离散 -连续耦合模型,从细观角度研究了隧洞开挖边界围岩维持自平衡的压力环机制、锚杆支护围岩中性点特征和围岩-锚杆联合承载细观作用机理。结果表明:锚杆支护使开挖边界围岩压力环厚度降低,单根压接触力链量值升高并交织在锚杆周围,锚杆颗粒间平行粘结力远大于围岩颗粒平行粘结力,从细观角度良好地呈现了锚杆-围岩联合承载机制,并说明锚杆支护是保持洞室开挖面稳定的主要承载结构;围岩与锚杆颗粒变形不一致性直观体现了锚杆在隧洞围岩支护过程中的中性点特征;开挖前后临空面附近围岩的颗粒孔隙率下降百分比较无锚杆支护工况显著降低,体现了锚杆为改善开挖引起的围岩松动效应所发挥的重要作用。 李冬冬 胡浩然 肖明 王小毛关键词:围岩 中性点 颗粒离散元
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