基于连续-非连续单元法的三维脆性颗粒冲击破碎特性分析

来源：计算力学学报杂志2022年第3期北京时间：

作者：刘新明,冯春,林钦栋

单位：中国科学院 力学研究所, 北京 100190,中国科学院大学 工程科学学院, 北京 100049,中国科学院 力学研究所, 北京 100190,中国科学院大学 工程科学学院, 北京 100049,西安近代化学研究所, 西安 710065

摘要：通过在连续-非连续单元法(CDEM)中引入考虑应变率效应的断裂能本构以及能量统计算法,实现了球体冲击破碎过程中损伤破裂程度及能量演化的定量分析。计算结果表明,冲击破碎过程分为接触蓄能阶段、损伤破碎阶段和碎块飞散阶段。首先,颗粒的部分动能转化为单元弹性变形能,随后这部分变形能和动能迅速转化为摩擦消耗、阻尼消耗及弹簧断裂能,破碎基本完全后碎块继续飞散。不同冲击速度下,颗粒分别出现了反弹、开裂、破碎和粉碎的现象。随冲击速度的增加,D50的变化速率逐渐放缓,破碎块度逐渐趋于稳定;破裂度、损伤度以及平均损伤因子的变化速率先增加后放缓,颗粒破坏以拉伸破坏为主。以上结论可为脆性材料冲击破碎工艺的优化设计提供依据。

关键词：连续-非连续单元法,颗粒冲击破碎,破碎块度,数值模拟,断裂能,

基金资助：国家重点研发计划(2018YFC1505504)资助项目.