烟丝离散元接触参数标定及其破碎模型构建

摘要

[目的]针对目前烟丝颗粒仿真中离散元接触参数缺乏、破碎模型空缺的问题，进行烟丝接触参数标定，构建烟丝破碎模型，并进行破碎参数标定。[方法]以烟丝为研究对象，构建烟丝离散元接触模型，结合Plackett-Burman试验设计和Box-Behnken试验设计确定烟丝各项物理参数，其中烟丝颗粒泊松比、烟丝间恢复系数、烟丝间静摩擦系数、烟丝间滚动摩擦系数、烟丝与设备恢复系数、烟丝与设备静摩擦系数、烟丝与设备动摩擦系数及烟丝剪切模量的最优值分别为0.35,0.35,0.49,0.03,0.35,0.44,0.12,5.75×10～6Pa；构建烟丝破碎模型，通过重球跌落试验标定破碎模型的主要参数，其中黏结半径0.216 mm、单位法向刚度4.62×10¹⁰N·m^-3、单位切向刚度1.62×10¹⁰N·m^-3、临界法向力5.10×10¹⁰Pa、临界切向力1.89×10¹⁰Pa，并通过单轴压缩试验进一步验证破碎参数的有效性。[结果]在烟丝离散元接触参数标定中，数值模拟与试验结果相对误差平均值为2.9%，烟丝离散元接触参数标定精确；在烟丝破碎模型的参数标定中，重球跌落的数值模拟与试验结果相对误差平均值为0.82%，单轴压缩的数值模拟与试验结果相对误差平均值为4.53%，烟丝破碎模型可靠。[结论]研究结果可为探究烟丝造碎提供有效模型参考。

关键词

烟丝 / 离散元 / 虚拟标定 / 破碎模型 / 数值模拟