[發明專利]一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法

在審

• 申請號: 201910011149.2
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109740263A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 曾勇;賈富國;韓燕龍;肖雅文;孟祥祎;陳沛瑀;邱化龍
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法，其特征在于包括以下內容：

步驟1、基于對真實谷物顆粒特征尺寸的測量，獲取近似谷物顆粒幾何體的初始尺寸；

步驟2、基于步驟1獲取的所述谷物顆粒初始尺寸，在CAD設計軟件中生成近似谷物顆粒幾何體的三維模型；

步驟3、基于步驟2獲取的所述谷物顆粒三維模型，在離散元軟件中利用基本粒子對三維模型進行填充，建立谷物顆粒的初始離散元仿真模型；

步驟4、基于步驟3獲取的所述谷物顆粒初始離散元仿真模型，在基本粒子間引入虛擬圓柱體粘結鍵，構建初始可破碎谷物顆粒離散元仿真模型；

步驟5、以常規物理力學試驗測量谷物顆粒所得到的力和變形曲線為目標，調整基于步驟4獲取的所述初始離散元仿真模型的細觀參數，使得利用數值仿真模型計算得到的力與變形曲線與實際測量得到的力與變形曲線相吻合，從而得到可破碎谷物顆粒離散元仿真模型。

2.根據權利要求1所述的一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法，其特征在于：在建立可谷物顆粒離散元仿真模型時，將谷物顆粒視為由表皮糠層和內部胚乳構成的兩相材料，并在其幾何體空間內填充兩種不同粒徑分布的基本粒子，用于對其組成成分進行表征，且相應的填充度和基本粒子數量間滿足如下關系：

式中，α為基本粒子填充度，V_T為橢球體空間的體積，N_P為基本粒子的粒徑種類，N_V為基本粒子種類，N_i,j為第i種基本粒子中第j類粒徑的個數，V_i,j為第i種基本粒子中第j類粒徑的體積。

3.根據權利要求2所述的一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法，其特征在于：在步驟3中，所述基本粒子的粒徑分布可為單一粒徑分布、正態分布和雙峰分布中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法，其特征在于：在步驟4中，所述粘結鍵連接的基本粒子間的力學模型均采用由接觸粘結模型和Maxwell粘彈性模型所組成的復合力學模型。

5.根據權利要求1所述的一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法，其特征在于：在步驟5中，常規物理力學試驗可為單軸壓縮試驗、三點彎曲試驗中的任意一種。

6.根據權利要求4所述的一種可破碎谷物顆粒離散元仿真模型構建方法，其特征在于：在步驟5中，復合力學模型中用于表征谷物顆粒離散元仿真模型力學行為的細觀參數包括物性參數(泊松比、剪切模量、密度)、接觸參數(恢復系數、靜摩擦系數、滾動摩擦系數)以及粘結參數(單位面積法向和切向剛度、臨界法向和切向強度、粘性系數)。