基于FEMSPH耦合的离心机抛填土料冲击行为数值分析.PDFVIP

振　动　与　冲　击 第３５卷第１９期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１９２０１６　  基于 ＦＥＭＳＰＨ耦合的离心机抛填土料冲击行为数值分析 钟卫洲，杨玉明，郝志明，刘显军，邓志方 （中国工程物理研究院 总体工程研究所，四川　绵阳　６２１９９９） 　　摘　要：利用有限元（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＦＥＭ）与光滑粒子流体动力学方法（ＳｍｏｏｔｈｅｄＰａｒｔｉｃｌｅＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ＳＰＨ）耦合的方法对离心机抛填土料动力响应进行分析，数值模型中离心机结构部件采用传统拉格朗日单元，土料采用无 网格光滑粒子，实现了无黏性土料连续冲击离心机结构行为的数值再现。基于土料以５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ速度分别冲击离心 机料斗与土料箱底算例进行分析，获得了离心机抛填结构在土料连续冲击作用下的应力分布和等效冲击载荷；在５ｍ／ｓ 速度冲击料斗冲击过程中，最大应力出现在离心机支撑装置横截面处，料斗结构上产生的最大等效应力为２９２ＭＰａ；土料 １０ｍ／ｓ冲击土料箱计算时，箱体底部铺设的橡胶垫层能降低冲击载荷幅值，实现对土料箱体结构的有效缓冲作用。数值 分析结果表明，结合ＦＥＭ高计算效率特点以及ＳＰＨ耦合方法易于处理大变形优势，ＦＥＭＳＰＨ耦合方法可以实现对土料 类离散体冲击大变形行为数值模拟，有助于提高结构动态大变形响应过程模拟的逼真度和置信度。 关键词：土料冲击；冲击动力学；离心机；无网格方法；ＦＥＭＳＰＨ耦合 中图分类号：Ｏ３４７　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１６．１９．０３４ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｔｈｒｏｗｆｉｌｌｉｎｇｓｏｉｌｉｍｐａｃｔ ｂｅｈａｖｉｏｒｂａｓｅｄｏｎＦＥＭＳＰＨｃｏｕｐｌｉｎｇ ＺＨＯＮＧＷｅｉｚｈｏｕ，ＹＡＮＧＹｕｍｉｎｇ，ＨＡＯＺｈｉｍｉｎｇ，ＬＩＵＸｉａｎｊｕｎ，ＤＥＮＧＺｈｉｆａｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９９９，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｓｏｉｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｐａｃｔｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｔｈｒｏｗｆｉｌｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ＆ｓｍｏｏｔｈｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ（ＦＥＭＳＰＨ）ｃｏｕｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｗｅｒｅ ｍｏｄｅｌｅｄｗｉｔｈＬａｇｒａｎｇｉａｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｍｅｓｈｌｅｓｓｓｍｏｏｔｈｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｓｏｉｌｍｏｄｅｌｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｐａｃｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｃｏｈｅｓｉｏｎｌｅｓｓｓｏｉｌ．ｗｅｒｅｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｗｉｔｈＦＥＭＳＰＨｃｏｕｐｌｉｎｇ．Ｗｈｅｎｓｏｉｌ ｉｍｐａｃｔｉｎｇｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｈｏｐｐｅｒａｎｄｓｏｉｌｂｏｘｂｏｔｔｏｍａｔｓｐｅｅｄｓｏｆ５ｍ／ｓａｎｄ１０ｍ／ｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｍｐａｃｔｌｏａｄｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｇａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｓｏｉｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｉｔｗａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔ ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｉｓ２９２ＭＰａｏｎｔｈｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｓｕｐｐｏｒｔｄｅｖｉｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌ ｉｍｐａｃｔｉｎｇｈｏｐｐｅ