基于椭球颗粒模型的离散元法基本理论及算法研究

本文提出由机械部件的三维CAD模型(三维CAD软件设计图)建立其三维离散元法分析模型的方法,即通过提取与散粒物料接触作用的图元,然后添加运动属性和材料特性,来建立边界的三维离散元法分析模型的方法。 以椭球体颗粒为研究对象,对椭球颗粒间、颗粒与简单边界图元间的接触判定、接触力计算以及颗粒运动方程求解等问题进行详细分析,给出了求解方法和计算公式,初步建立了三维椭球体颗粒的离散元法基本理论。 在上述理论和方法的基础上,使用Visual C++并结合Pro/E软件二次开发,研制了三维离散元法边界建模软件和椭球颗粒模型的三维离散元法仿真软件,还实现了Pro/E软件与课题组自主研制的三维离散元法仿真软件平台的集成,从而构建了一种集设计和性能分析评价为一体的与散粒物料接触作用的机械部件通用数字化设计方法和集成设计分析软件。 采用该集成设计分析软件,对一些简单实例进行了分析,初步验证了本文所建立方法和所研制软件的可行性、可用性和优点。