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1、16工具技术颗粒间粘连力的散体元研究1121王亚东,庞学慧,张余升,郑智贞12中北大学;上海航天设备制造总厂摘要:考虑颗粒在接触时的表面粘连力,利用有限元软件对颗粒的功率谱进行模型仿真,从仿真效果可以看出计算结果与试验结果具有良好的一致性。说明考虑颗粒间粘连力的阻尼力学模型是可行的,能更加准确地模拟颗粒间的接触情况。关键词:颗粒阻尼;摩擦耗能;离散元;振动中图分类号:TG71;O328文献标志码:ADiscreteElementResearchofViscousForceWangYadong,PangX
2、uehui,ZhangYusheng,ZhengZhizhenAbstract:Themodelisinconsiderationofthecontactsurfaceoftheparticlesblockingforce,usingelementsoftwareinthismodeltosimulateparticlecollisions.Fromthesimulationresultsobtainedshowedthatthetheoreticalresultsconsist-entwiththee
3、xperimentalresults.Itdescribedthatparticledampingmodelisfeasible.Testingtheeffectofdampingtestedunderdifferentcircumstances.Theresultsshowedthatthenumberoffilling,thefillingquantityandmaterialdensitybothinfluencethedampingperformance.Keywords:particledam
4、ping;frictionenergydissipation;discreteelement;vibration文献[5]中介绍了Hertz接触理论把颗粒间接1引言触作用按照静态弹性接触进行处理,得到了颗粒间[6]机械振动是机械加工过程中的常见现象,如何圆形接触面积与弹性变形的关系。Herze理论假有效降低不利于生产加工的机械振动是一个重要的设接触颗粒的表面光滑,接触时接触力与接触面垂[1]课题。在大多数情况下,引起振动的原因是机械直,适用于球体、圆柱体和椭球体等曲面的弹性接[7]结构的阻尼不足以使系统
5、的振幅足够小并趋于稳触。但是两球体单元在多次接触及分离的过程[2]定。颗粒阻尼减振器是基于颗粒阻尼(Particle中,分子或原子间的吸引力会产生粘连作用,使法向Damping,简称PD)减振技术的减振器。其工作原力随着重叠量的变化呈非线性变化。JKR理论考虑理是在结构空腔或附加空腔内填充一定数量的颗颗粒间的粘连力,能够更真实地表达实际球体颗粒粒。系统在振动时,通过颗粒与颗粒之间、颗粒和空的接触状态,也能更准确地模拟球体颗粒的力学性[3]腔壁相互碰撞和摩擦消耗能量。颗粒阻尼减振质,因而成为研究球体颗粒接
6、触更好的模型。器在恶劣条件下依然有很好的减振效果,并且具有2.1法向力的计算[4]抗老化、成本低、减振频带宽等优点。本文通过JKR理论认为两球体颗粒在碰撞过程中会发生对颗粒阻尼力学模型分析,利用离散单元法分析其粘连作用,并且粘连作用仅存在于两球的接触面上。受力形式和受力状态,并应用有限元软件进行仿真,进一步通过试验验证了模型的正确性。2颗粒阻尼力学模型颗粒阻尼是大量的微颗粒相互作用形成的一种图1JKR接触理论的颗粒接触示意图集合效应。在颗粒阻尼的计算过程中,单元体相互Johnson利用Griffith能
7、量法,确定了粘连力对接触,彼此相互作用。为便于分析,将每一个单元体接触面性质的影响。该方法设两球体颗粒的接触面简化成一个球体单元模型,从而简化了计算过程。是圆,半径为a,表面能U=-πa2Δγ,系统总能量SU是接触面积A的函数,当dU/dA=0时,系统达TT基金项目:中北大学校科学基金;上海航天设备制造总厂课题“基于到平衡状态。由上式可以得到两球体颗粒在外载荷复合颗粒阻尼的大长径比减振刀具技术研究”收稿日期:2014年8月N与表面粘连力共同作用下的等效载荷力N1为2015年第49卷No.217N=N+3
8、πR∗Δγ+(3πR∗Δγ)2+6πR∗ΔγN(1)EE112式中,G=;G=。122(1+ν)2(1+ν)对应的接触面半径为12∗接触面半径为33R∗∗2∗a=[N+3πRΔγ+(3πRΔγ)+6πRΔγN](2)4E∗3R∗æ2∗öa3=N+2N±4NN+4N2-TE(7)4E∗ccc∗式中,R、R分别为两球的半径è4Gø12Savkoor-Briggs理论提出随着切向剥离量的不111=+∗RRR12断增加,直到达到临界剥离力Tc时,有
