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1、基于 FEM 的球形颗粒动态接触行为研究作 者 姓 名：帅冲指 导 教 师：李健 副教授单 位 名 称：理学院专 业 名 称：工程力学东 北 大 学2013 年 6 月Study on Spherical Particle Dynamic Contact Behavior Based on FEMBy Shuai ChongSupervisor: Associate Professor Li JianNortheastern UniversityJune 2013-毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目：基于基于 FEM 的球形颗粒动态接触行为研
2、究的球形颗粒动态接触行为研究设计设计(论文论文)的基本内容：的基本内容：1.通过 ABAQUS 建立球体在法向静载下与刚性平面的接触模型；2.通过 ABAQUS 建立不同粒径的相同材料球体在法向静载下的接触，并与Hertz 接触理论对比；3.通过 ABAQUS 建立球体与刚性平面的动态接触，并与 Hertz 接触理论对比；4.通过 ABAQUS 建立不同粒径的相同材料球体间的动态接触，并与 Hertz 接触理论对比；5.翻译一篇英文文献。毕业设计（论文）专题部分：毕业设计（论文）专题部分：题目：题目： 设计或论文专题的基本内容：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期学生接受
3、毕业设计（论文）题目日期20122013 学年第一学期第学年第一学期第 20 周周指导教师签字：指导教师签字：-i-2013 年年 1 月月 10 日日东北大学毕业设计（论文） 摘 要-基于 FEM 的球形颗粒动态接触行为研究摘 要FEM（有限单元法）是一种高效能、常用的计算方法，它将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合，以求解连续体力学问题。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系） 。自从 1969 年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二
4、乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。 本文通过采用 ABAQUS 软件建模，分析在不同条件如：颗粒粒径，有无摩擦，材料参数等因素下球形颗粒弹性接触的法向本构关系，所得的结果与经典 Hert进行对比，得到准确的弹性模型，进而研究球形颗粒静态塑性接触和动态塑性碰撞下接触半径与法向接触力之间的关系，为球形颗粒接触行为在有限元分析中提供一定的经验和理论依据。通过 ABAQUS 进行分析处理表明：球形颗粒接触半径以及法向接触力之间的关系与接触切向有无摩擦无关，同颗粒材料，接触力大小等因素有关。通过对比计算，最终
5、拟合出球形颗粒在静态塑性接触中法向塑性接触力和塑性接触半径的无量纲公式。关键词关键词：ABAQUS，球形颗粒，接触，塑性东北大学毕业设计（论文） Abstract-Study on Spherical Particle Dynamic ContactBehavior Based on FEMAbstractFEM (finite element method) is a high performance, commonly used calculation method.It continuum into a number of discrete finite set of unit body
6、 size,in order to solve the problem of continuous physical science.Finite element method based on variational principles in the early development.So it is widely used by Laplace and Poisson equations described in various physical fields.Since 1969,some scholars in the application of fluid mechanics
7、weighted remainder method of Galerkin method or the method of least squares is equally finite element equation obtained.Thus the finite element method can be applied to any differential equation describes the various types of physical fields.And no longer require such physical fields was in contact
8、with functional extremum problem.In this paper, using the ABAQUS software modeling, analysis, spherical particles under different conditions the normal elastic contact constitutive.The results obtained were compared with the classical Hertz theory, to obtain accurate elastic model.Further research S
9、tatic plastic spherical particles colliding contact and dynamic plasticity contact radius under normal contact force and the relationship between them.Spherical particle contact behavior in finite element analysis to provide some experience and theoretical basis.ABAQUS show through analysis and proc
10、essing that the radius of the spherical particle contact and normal contact force and the contact the relationship between them.Unrelated tangential friction and final fitting Static plastic spherical particles in contact with French and plastic to plastic contact force nondimensional contact formula.Key words: ABAQUS , Spherical particles, contact, Plasticity东北大学毕业设计（论文） 目 录-目 录毕业设计（论文）任务书.i摘 要.iiAbstract.iii第 1 章 绪论.11.1 研究目的和意义.11.2 有限单元法(FEM)简介.11.3 软件介绍.21.4 颗粒接触研究历史和现状.41.5 本文研究方法和内容.51.5.1 球形颗粒静态接触行为研究及模型验证.61.5.2 球形颗粒动态接触行为研究.6第 2 章 理论基础.72.1 Hertz 接触理论.72.2 颗粒接触模型.82.3 Abaqus 中颗粒模型.
