球形物冲击下的颗粒缓冲性能研究大学论文.docVIP

球形物冲击下的颗粒缓冲性能研究 作 者 姓 名：冯君夫 指 导 教 师：张英杰 讲师 单 位 名 称：理学院 专 业 名 称：工程力学 东 北 大 学 2013年6月 Research on Shock-Absorbing Capacity of Granular Materials under Sphere Impact by Feng Junfu Supervisor: Lecturer Zhang Yingjie Northeastern University June 2013 - PAGE \* MERGEFORMAT i- 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 球形物冲击下的颗粒缓冲性能研究设计(论文)的基本内容： （1）采用离散单元模型，对球形物体冲击下颗粒物质的缓冲性能进行数值模拟。在不同颗粒粒径、球形物大小、球形物密度以及冲击速度等因素下进行离散元计算，分析各参数对颗粒系统缓冲性能的影响。 （2）设置试验方案，以高速摄像拾取图像并进行Matlab数值计算为思路，在不同颗粒粒径、球形物大小、球形物密度以及冲击速度等因素开展试验研究。 （3）分析离散元模拟和试验结果，比较不同情况下盛颗粒容器底部受力以及球形物受力，探究球形物冲击下颗粒物质的缓冲性能影响因素，冲击力变化趋势和冲击力峰值异同。 （4）翻译一篇相关的英文文献，译文要准确充分地表达原文的意思，但要求不赘述，要符合中文的语法和表达习惯。毕业设计（论文）专题部分： 题目： 设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期 2012—2013学年第一学期第20周 指导教师签字： 2013年1月11日 东北大学毕业设计（论文） 摘要 - PAGE \* MERGEFORMAT ii- 球形物冲击下的颗粒缓冲性能研究 摘要 球形物冲击作用下的颗粒缓冲耗能机理十分复杂。在冲击荷载的作用下，颗粒间的摩擦、粘滞作用以及颗粒飞溅等现象使冲击动能得到有效的耗散。颗粒结构会延迟冲击时间，并将瞬时冲击力转化为分布力进而降低冲击力峰值，起到缓冲作用。本文依据颗粒接触理论，主要对球形物冲击下缓冲性能影响因素进行研究分析。研究同时运用了DEM离散元模拟和开展相应试验的方法，获得球形物和桶底冲击力时程曲线，并对不同球形物在不同条件下的缓冲性能进行数值比较与分析。 试验中利用高速工业数字摄像机连续拍摄冲击过程，并利用Matlab程序对图像拾取和分割。进而得到球形物加速度时程曲线，并比较不同情况下加速度峰值。结果表明：在小范围内，相同密度的球形物直径越大，加速度峰值越小，且减小速率逐渐变缓，即对球体大小变化不再敏感；相同直径的球形物密度越大，加速度峰值越小，且大致减小相应倍数。这与离散单元模拟所得结论基本一致。以上研究揭示了颗粒材料在冲击耗能方面的基本力学行为，为其在缓冲减振领域中的应用提供了参考依据。 关键词：颗粒材料，冲击荷载，缓冲性能，离散元模拟，Matlab图像处理 东北大学毕业设计（论文） Abstract - PAGE \* MERGEFORMAT iii- Research on Shock-Absorbing Capacity of Granular Materials under Sphere Impact Abstract The mechanism of shock-absorbing energy consumption under sphere impact is very complicated. Under impact loads, the kinetic energy of impact object can be dissipated effectively by the inter-particle friction, viscous force and splash of particles. With the prolonging of impact duration and the extending of local impact in temporal-spatial domains, the impact load can be reduced effectively with shock-absorbing effect of g