玉米颗粒与钢板间滚动摩擦系数对颗粒堆内接触力影响研究
基于有限元的平房仓内部粮食颗粒摩擦力分析
基于有限元的平房仓内部粮食颗粒摩擦力分析刘世界; 王格格; 郭阳【期刊名称】《《粮油食品科技》》【年(卷),期】2019(027)005【总页数】6页(P91-96)【关键词】有限元; 颗粒; 内部应力; 静摩擦力【作者】刘世界; 王格格; 郭阳【作者单位】中国建筑第七工程局有限公司河南郑州 476000; 武汉理工大学经济学院湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】S379.9粮食数量的测量准确与否直接关乎着储粮单位的经济效益，一直以来，专家学者对平房仓粮食数量的测量问题的研究很深入，研究方法也多种多样[1-7]，但通过对比可以发现，人们对于粮食与仓壁之间的静摩擦力计算问题都是通过间接方法得来的，没有一个直观的准确数据，原因在于粮食作为一种散体，既有流体属性，也有沙土的属性，在力学研究上属于散体力学。
人们在对静摩擦系数的选取出现了偏差，并对粮食颗粒内部的力学特性没有精确的数据分析。
粮食颗粒堆积之后会产生固有的力学特性[8-14]，主要有内摩擦角、弹性模量、杨氏模量、外摩擦角、泊松比等，而这些特性使得人们对于粮食重量的测量产生了极大的障碍。
本文通过有限元模拟的方法，建立粮仓仓壁与粮食之间正压力、相对静摩擦力的有限元模型，分别模拟不同装粮高度下仓壁与粮食之间的相对静摩擦力、正压力等，寻找不同装粮深度处仓壁的相对静摩擦系数分布规律，为验证实验数据提供一种理论支撑。
目前模拟粮仓与储料之间相互作用力的数值计算方法主要有离散元和有限元两种，离散元方法是基于单颗粒力学行为进行研究，把散粒体当成刚性元素的集合，进而研究散粒体（不连续体的集合）的整体运动形态，离散元法对于模拟仓壁与散粒体之间的相互作用有很大的离散性，虽然在形状上离散元软件更能模拟粮食颗粒的属性，但粮仓内粮食颗粒数量达数千万或上亿个颗粒，采用离散元法研究时，为了减小计算的工作量，目前的办法是适当增大模拟颗粒的尺寸，此外离散元方法假定颗粒之间是刚性接触，这些都与实际情况不太相符。
不同粒径对粗粒土力学参数影响的研究
不同粒径对粗粒土力学参数影响的研究孙晨;韩文喜;王昊【摘要】粗颗粒土作为良好的填筑材料广泛应用于高填方工程.然而,由于粗颗粒土粒径范围较广,其力学性质的影响因素复杂,不同的研究人员因为研究对象的特殊性可能得出不同的结论.针对4组不同粒径和尺寸,但每一组均由相同粒径的颗粒生成的试样,用离散元软件开展了三轴试验模拟.模拟结果验证了一般性的室内三轴试验结果,并且从细观上解释了剪胀与剪缩试验现象,讨论了不同粒径对粗粒土宏观力学参数的影响.指出离散元模拟时细观参数取值与颗粒粒径呈正比例相关,并通过室内三轴压缩实验验证了该结论.%As a good filling material,the coarse grain soil is widely used in high-filling engineering. However,the influential factors for mechanical parameters of coarse grain soil are complicate due to the wide range of particle? size,so different research-ers draw various conclusions. Four group samples of different sizes and particles were adopted to carry out triaxial test simulations with a discrete element software, and the particle size of each group was the same. The simulation results verified the general conclusions of indoor triaxial tests,and explained the experiment phenomenon of dilatancy and the shear shrinkage from? a? mi-cro? perspective. We research the influence of different particle size on the macroscopic mechanics parameters of coarse grain soil and propose that the microscopic parameters in a discrete element simulation are positively related to the particle size, and this conclusion is verified through indoor triaxial compression tests.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2018(049)010【总页数】7页(P97-103)【关键词】粗颗粒土;均匀颗粒;离散元;细观参数;三轴试验【作者】孙晨;韩文喜;王昊【作者单位】成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】T随着经济的发展，近年来西部地区建设了大量的水利工程项目与山区机场项目，这些工程项目不可避免地涉及大量高填方工程，其中，粗粒土具有压实性能好、强度高、变形小等特性，因而在高填方工程中被作为填料广泛使用。
不同因素对动摩擦系数的影响探究
不同因素对动摩擦系数的影响探究摘要本文主要探究不同因素对动摩擦系数的影响。
动摩擦系数在力学、车辆工程等领域具有重要应用，因此研究其影响因素对于提高工程和科学的实际应用有着重要的意义。
本文通过文献综述和实验探究，分析了因素如表面粗糙度、接触力、温度、湿度等对动摩擦系数的影响规律。
结果表明，这些因素对动摩擦系数的影响不同，需要根据应用场景进行具体分析和控制。
关键词：动摩擦系数；因素；影响；表面粗糙度；接触力；温度；湿度。
正文一、前言动摩擦系数是描述物体间运动状态的重要参数，其大小既影响物体的力学特性，又影响到车辆的行驶、机器的正常运转等领域。
因此，探究动摩擦系数的影响因素对于提高工程和科学的实际应用有着重要的意义。
二、表面粗糙度对动摩擦系数的影响表面粗糙度是决定接触面实际接触面积的一个因素，其大小与接触面积成正比。
研究表明，表面粗糙度对动摩擦系数有显著的影响。
表面粗糙度越小，则接触面积越小，动摩擦系数越大；反之则动摩擦系数越小。
因此，为了保证物体间的摩擦力不会超过承受的限度，需要控制表面粗糙度。
三、接触力对动摩擦系数的影响接触力是物体间产生的相互作用力，其大小也会影响到动摩擦系数。
研究表明，在一定接触面积下，接触力越大则动摩擦系数就越大。
因此，在实际应用中，需要根据物体间接触力的大小来确定合适的摩擦系数。
四、温度对动摩擦系数的影响温度是另一个影响动摩擦系数的重要因素。
对于固体材料，温度越高则动摩擦系数越小；而对于液体材料，则正好相反。
这是由于温度对材料的内部结构和分子间作用力产生影响。
因此，在应用场景中，需要考虑材料的性质和工作温度来确定摩擦系数。
五、湿度对动摩擦系数的影响湿度也是影响动摩擦系数的因素之一。
对于一些材料，湿度会使其表面变得光滑，从而减小了接触面积，使动摩擦系数变小；而对于另一些材料，湿度会使表面变得粘滞，从而增大了摩擦系数。
因此，在应用场景中，需要对湿度进行具体分析来确定摩擦系数。
六、结论本文通过对表面粗糙度、接触力、温度和湿度等因素对于动摩擦系数的影响进行了综述和实验探究。
颗粒摩擦对散粒堆积体拱效应的影响
第 62 卷第 6 期2023 年11 月Vol.62 No.6Nov.2023中山大学学报（自然科学版）（中英文）ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI颗粒摩擦对散粒堆积体拱效应的影响*戴北冰1，2，邓林杰1，陈智刚31. 中山大学土木工程学院，广东珠海 5190822. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东珠海 5190823. 重庆建工第一市政工程有限责任公司，重庆 400020摘要：通过开展三维离散元数值模拟，研究了颗粒摩擦系数对散粒堆积体自然休止角、堆积体底部应力分布、堆积体内部接触力投影分布、强弱力链数量等宏细观特征的影响规律。
研究表明：随颗粒摩擦系数的增大，自然休止角增大并逐步趋于一个饱和值，堆积体底部应力峰值位置则从堆积体底部中心逐渐往外迁移，堆积体底部中心接触力相对于底部峰值的减小程度逐步增加，应力凹陷现象与拱效应越明显；随着颗粒间摩擦系数增大，颗粒间接触力沿锥面方向投影的最大值方位（锥）角逐渐增大并趋于稳定，堆积体内部拱效应的优势发挥方位出现在偏离竖直轴15°~25°的方位。
关键词：颗粒堆积体；离散单元法；摩擦系数；休止角；拱效应中图分类号：TU43 文献标志码：A 文章编号：2097 - 0137（2023）06 - 0089 - 09The influence of inter-particle friction on the arching effect in granular heapsDAI Beibing1，2， DENG Linjie1， CHEN Zhigang31. School of Civil Engineering， Sun Yat-sen University， Zhuhai 519082， China2. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory（Zhuhai）， Zhuhai 519082， China3. Chongqing Construction Engineering First Municipal Engineering Company Limited，Chongqing400020， ChinaAbstract：In this study， 3D DEM simulations have been conducted to investigate the effect of inter-particle friction on the macro and micro properties of granular heaps such as the angle of repose， stress distribution at the bottom， distribution of projected contact force， and number of strong and weak force chains， etc. The results indicate that increasing the inter-particle friction coefficient leads to an increase in the angle of repose, which eventually reaches a stable value. Additionally, the peak stress at the bot‐tom migrates from the center outward, and the degree of reduction in contact force at the bottom center relative to the peak value increases. This results in a more pronounced stress dip and arching effect. The orientation angle of the conical surface, along which the maximum projection of contact forces occurs, increases with the increasing inter-particle friction coefficient and eventually stabilizes. The preferential direction for the mobilization of arching effect is oriented at 15°~25° relative to the vertical direction. Key words：granular heaps； discrete element method； friction coefficient； angle of repose； arching effect散粒材料在自然界和人类生产生活中普遍存在（Terzaghi，1936；Karl，1943）。
玉米堆摩擦角的测定与研究
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玉 米堆摩擦 角的测 定与研 究
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玉米堆摩擦 角的测定与研究
唐福 元 严 晓婕 冯 家畅 程 绪铎
（ 南京财经大学食 品科 学与工程 学院 ２ １ Ｏ Ｏ Ｏ ３ ）
总结 出小麦 与 波纹钢 板 间的摩擦 系数 主要 是取 决 于 粮粒 间 的摩 擦 ［ 引。
国内外 对 稻谷 、小麦 堆 的摩 擦 特性 研 究 较 多 ，
始了。张桂花等采用斜面仪法测定 了包衣稻种与涂
漆铁 板 、铁板 、塑胶 板 、木板 的静 滑 动摩 擦 系数 ，
并用直接剪切 法测定 了 内摩擦角口 ］ 。Ｖ ｉ ｓ ｖ ａ ｎ ａ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｔ ａ １ ． 等研究测定 了印楝果与各种不 同材料表面的
而增大［ ３ ］ Байду номын сангаасＤ ｕ ｔ ｔ ａ（ １ ９ ８ ８ ）研究发现摩擦系数 与接
触 的物体 表 面有关 ，在 几种 测试 的材料 中 ，胶 合 板
的摩擦 系数最 大，镀 锌钢 板 的摩 擦 系数 最小［ ４ ］ 。
Ｅ ｄ ｗ ａ ｒ ｄ Ａ． Ｂ ａ ｒ ｙ ｅ ｈ 等研究 了班 巴拉 花生 的摩擦 系
琏加 而增 加 。
关键词 玉米堆 内摩擦角 剪切速度
玉米 是我 国重 要 的粮食产 物 之一 。我 国也是 世
法向压应力 含水率 静摩擦系数 ，并发现其大小均 随水 分 的增加 而增 加［ ２ ］ 。袁月明等用 Ｊ Ｅ Ｎ Ｉ Ｋ Ｅ剪切法测定 了水稻 芽
种 的 内摩 擦角 为 ３ ９ ．ｏ ～４ ８ ． ４ 。 ，并 随含 水率 的增 大
稻谷仓壁材料摩擦系数的实验研究
ｋ ａ ５ Ｐ 、２ ０ｋ ａ 下稻谷 （ 分含 量为 １ ． ５ 、１ ． ４ 、１ ． ０ 、１ ． ９ ｗ． ） Ｐ 、１ ０ｋ ａ ０ Ｐ ） 水 ３５ ５ １ ７０ ９ １ ｂ
与不 同仓壁材料 （ 不锈钢板 、混凝土板 、木板）的摩擦 系数。结果表明：稻谷与不锈钢板摩 擦 系数较小，与混凝土板和木板的摩擦 系数较大；随着法向压应力的增大，稻谷与各仓壁材 料的摩擦 系数均呈不 同幅度的减小；随着水分的增大，稻谷与各仓壁材料 的摩擦 系数增大。
以南京产稻谷为实验材料 ，其粒径分别为 ：长
０ ８５ｃ ．７ ｍ，宽 ０２４ｃ ．８ ｍ，厚 ０ ２２ａ ．１ ｍ。（ 随机取样
１０ ０ 粒稻谷，用游标卡尺测其 ３ 个粒径，小数位读
＊ 基金项 目： “ 十一 五 ”国 家科 技 支 撑 计划 项 目 （ 目编 号 ：２ ０ Ｂ Ｄ Ｏ ０ —５ 项 ０ ９ Ａ Ａ Ｂ ４ ）南 京 财 经 大 学 科研 基 金 项 目 （ 目编 号： 项
Ａ２ １ Ｏ ５ ＯＯ２）
通讯地址 ：南京市铁路北 街 １ ８ ２ 号
第 ４ 卷 ０
稻谷仓ｌ ，最后求其平均值） ．１ｌ ｌｎ ｌ 。实验所用的 ４ 个 水 分 含 量 分 别 为 １． ５ 、１．４ 、 １．０ 、 ３ ５ ５１ ７０
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稻谷仓壁材料摩擦系数的实验研 究
程 绪铎 陆琳琳 石翠 霞
（ 南京财经大学食 品科 学与工程 学院 南京 ２ ０ ０ ） １０ ３
摘 要 利 用土 工合 成材 料 综合 测 定仪 测定 了不 同法 向压 应 力 （ ５ｋ ａ Ｏｋ ａ ０ ２ Ｐ 、５ Ｐ 、１ ０
钢铁之间滚动摩擦系数
钢铁之间滚动摩擦系数摘要：一、钢铁之间滚动摩擦系数的定义二、滚动摩擦系数的影响因素1.接触表面的粗糙度2.材料的弹性变形3.分子摩擦三、滚动摩擦系数在实际应用中的重要性四、降低滚动摩擦系数的方法正文：钢铁之间滚动摩擦系数是指在两个钢铁物体之间，由于滚动而产生的摩擦力与垂直于接触面的压力之比。
这个系数反映了滚动摩擦力的大小，可以用来评估物体在滚动过程中受到的阻力。
滚动摩擦系数的大小受多种因素影响。
首先是接触表面的粗糙度，表面越粗糙，滚动摩擦系数越大。
这是因为表面粗糙的地方会产生更多的摩擦力。
其次是材料的弹性变形，即使是很硬的物质，在受到压力时也会发生微小的变形。
这些变形会降低滚动摩擦系数。
最后是分子摩擦，这是由材料分子间的吸引力和粘附性引起的。
当材料被推在一起时，分子力会试图阻止它们被拉开，这种现象在高度抛光的金属和某些材料（如橡胶）中尤为明显。
滚动摩擦系数在实际应用中具有重要意义。
例如，在机械工程中，降低滚动摩擦系数可以减少机器零件的磨损，提高机器的运行效率。
在交通运输领域，降低滚动摩擦系数可以降低车辆的能耗，从而减少能源消耗和环境污染。
降低滚动摩擦系数的方法有多种。
例如，可以通过改进制造工艺，提高接触表面的光滑度，来降低摩擦系数。
另外，在接触表面之间加入润滑剂，也可以降低摩擦系数。
润滑剂可以填充表面间的微小凹凸，减少直接接触的面积，从而降低摩擦力。
此外，还可以通过改变材料的性质，例如使用具有较低摩擦系数的材料，来降低滚动摩擦系数。
总之，钢铁之间的滚动摩擦系数是一个重要的物理参数，它影响着物体的滚动性能。
基于离散元法的煤颗粒模型参数优化
基于离散元法的煤颗粒模型参数优化李铁军;王学文;李博;李娟莉;杨兆建【期刊名称】《中国粉体技术》【年(卷),期】2018(024)005【摘要】为更加真实地模拟煤矿机械和煤散料相互作用,基于离散元法对煤颗粒模型参数进行优化;针对煤颗粒的非规则形状,建立3种颗粒模型;设计一系列实验测定煤颗粒的密度、煤颗粒与耐磨钢板间的恢复系数和静摩擦系数、煤颗粒间的恢复系数;设计响应面仿真试验,建立回归模型并进行优化,以实验获得的煤散料堆积角作为响应值,优化确定煤颗粒间静摩擦系数、滚动摩擦系数以及煤与耐磨板钢间的滚动摩擦系数;最后通过设计的滑板装置将优化参数组合下的仿真与实验结果进行对比验证.结果表明,堆积角数值差异是1.3％,提高了仿真结果的可靠性.【总页数】7页(P6-12)【作者】李铁军;王学文;李博;李娟莉;杨兆建【作者单位】太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原030024;山西煤矿机械制造股份有限公司博士后科研工作站,山西太原030031;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原030024;山西焦煤集团有限责任公司博士后科研工作站,山西太原030022;太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;O347.7【相关文献】1.基于颗粒离散元法的连接键应变软化模型及其应用 [J], 冯春;李世海;刘晓宇2.基于离散元法的杂交稻振动匀种装置参数优化与试验 [J], 鹿芳媛;马旭;齐龙;谭穗妍;谭永炘;江立凯;孙国栋3.基于离散元法的油菜移栽垂直入土式成孔部件参数优化 [J], 陈超鹏;全伟;吴明亮;张文韬4.离散元法的螺旋搅拌机参数优化及其数据模型构建 [J], 杨欲晓;张宏;王震涛;刘扬;兰海鹏;张永成5.基于离散元法的旋振筛振动参数优化 [J], 贾培宇;李占福;司启明;童昕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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玉米颗粒与钢板间滚动摩擦系数对颗粒堆内接触力影响研究玉米颗粒的力学特性参数是玉米加工机械设计和分析的基础数据,目前难以直接通过物理试验的方法得到不规则玉米颗粒滚动摩擦系数的准确值,而其参数的准确性直接影响分析结果的真实性和有效性。
本文采用数值模拟结合物理试验的方法探究颗粒在自由堆积过程中,不同形状玉米颗粒与镀锌钢板间滚动摩擦系数对颗粒堆接触力分布的影响,主要研究内容如下:1)测定了吉单92玉米颗粒的含水率、密度和外形尺寸,并按颗粒的外形尺寸将玉米颗粒分为三类:球形玉米颗粒、锥形玉米颗粒和矩形玉米颗粒。
2)利用自行搭建的农业颗粒物料接触参数测试平台,测定颗粒间以及颗粒与镀锌钢板间静摩擦系数和碰撞恢复系数,其结果表明玉米颗粒间的静摩擦系数和碰撞恢复系数均小于玉米颗粒与镀锌钢板间相应接触参数,其中球形玉米颗粒间静摩擦系数最小(其值为0.251),矩形玉米颗粒间碰撞恢复系数最小(其值为
0.392)。
3)以滚动摩擦系数为因素,以物理堆积试验测得的休止角(通过图像处理技术获得)为指标,基于黄金分割法运用EDEM进行模拟颗粒堆积试验,缩小颗粒间及颗粒与镀锌钢板间滚动摩擦系数范围,并建立滚动摩擦系数与休止角的关系方程,对三种形状颗粒间以及颗粒与镀锌钢板间滚动摩擦系数进行标定,确定玉米颗粒形状越不规则其滚动摩擦系数越大,其中锥形玉米颗粒间滚动摩擦系数最大(其值为0.1035),并通过物理试验对比验证标定值准确。
4)在上述研究基础上,利用EDEM离散元软件,对三种形状玉米颗粒混合物在镀锌钢板上堆积过程进行了模拟单因素试验,分析了三种形状玉米颗粒与镀锌钢板间滚动摩擦系数对颗粒堆内接触力及分布的影响。
试验结果表明随滚动摩擦系数的增加,颗粒与基底法向和切向接触力平均值均先增加后逐渐趋于定值(0.005
N、0.0015 N),强力环半径近似线性减小,颗粒与基底强接触力所占百分比不变。
5)以玉米颗粒与基底法向、切向接触力的平均值和强力环半径为指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合模拟试验,运用Design-Expert 8.0.6软件进行数据处理,基于结合响应曲面法对试验结果进行分析。
获得随玉米颗粒与镀锌钢板间滚动摩擦系数的增加,玉米颗粒与基底间法向和切向接触力的平均值均先增大后趋于稳定,而其强力环半径均先增加后减小。
本文进一步完善了对不规则形状农业颗粒物料力学特性的分析,并可为粮仓设计和结构优化提供理论参考。