不同重力场下颗粒冲击过程的离散元分析

来源：计算力学学报杂志2023年第5期北京时间：

作者：于杰,罗枭,赵婷婷,张祺

单位：太原理工大学 机械与运载工程学院, 太原 030024,太原理工大学 土木工程学院, 太原 030024,太原理工大学 机械与运载工程学院, 太原 030024,太原理工大学 机械与运载工程学院, 太原 030024,中国科学院 物理研究所, 北京 100080

摘要：开展不同重力场下颗粒材料冲击动力学研究有助于加深对颗粒运动机制的理解和深空探测任务的实施。本文采用离散元模拟对颗粒介质受球形冲击物的冲击过程进行了数值模拟,并与地球重力下冲击的试验结果进行对比验证。在此基础上,进一步研究了重力加速度对冲击物动力学的影响规律。计算结果表明,在所有重力加速度下,冲击物的穿透深度d与冲击速度v0的关系可以用Poncelet模型表达;d与冲击物下落的总高度H表现为d~Hn的幂律关系,当H10 m时,d与H的幂率标度下降到0.211。此外,穿透深度小于冲击物半径时,重力加速度对冲击物减速过程无影响。在所有的重力加速度下,当冲击速度大于5 m/s时,冲击物的持续碰撞时间tc是恒定的,且与重力的-1/2次方呈正比。

关键词：离散元方法,颗粒介质,冲击过程,重力加速度,穿透深度,

基金资助：国家自然科学基金(12072217;12102294);山西省自然科学基金(201901D211112;2021032124158)资助项目.