Ольга Бразгина: Моделирование деформирования твердых гранулированных частиц: влияние формы на деформационное поведение
Содержание
Описание
Данная работа выполняется в рамках Гамбургского проекта при поддержке стипендиальной программы "Леонард Эйлер" немецкой службы академических обменов (DAAD).
Участники
Стипендиат: О. Бразгина
Руководители со стороны СПбГПУ: А.М. Кривцов, В.А. Кузькин
Руководители со стороны TUHH: S. Heinrich, S. Antonyuk
Аннотация
Зачастую форма гранулированных частиц существенно отличается от сферической. Существующие на данный момент аналитические модели контактного взаимодействия не позволяют учитывать многие особенности деформирования, ограничиваясь лишь наиболее простыми предположениями. В частности, не существует теории, описывающей более сложную по сравнению со сферической геометрию частицы. Численное моделирование предоставляет большое поле деятельности путем простого варьирования различных параметров модели, учет тех или иных необходимых свойств, что несравнимо сложнее при аналитическом подходе. Поэтому рассмотрение влияния геометрии частиц путем численного моделирования является необходимым. Моделирование деформационного поведения частиц эллипсоидальной формы позволяет более точно описать отклик частиц неправильной формы, т.к. частиц эллипсоидальной формы являются наиболее простыми несферическими частицами. Моделирование частиц, обладающих внутренней полостью, необходимо для оценки ее прочностных характеристик, которые накладывают ограничение на использование таких гранул.
В данной работе рассматривается упругое, упругопластическое деформирование и разрушение частиц эллипсоидальной формы, а также частиц, обладающих внутренней полостью, определяются зависимости откликов для частиц несферической формы от отклика частиц сферической формы, анализируются критические параметры разрушения частиц.
Моделирование сжатие гранул эллипсоидальной формы
При различном соотношении полуосей эллипсоида a и b проведено моделирование в конечно-элементном пакете ABAQUS 6.11-2. Радиус сферической частицы был задан равным 25 мкм, полуоси частиц для других экспериментов были заданы таким образом, чтобы объем частиц был одинаковым и совпадал с объемом сферы. При этом соотношения полуосей $a/b$ менялось от 1 (соответствует сфере) до 0.5. Материал принят изотропно-упругим. Моделирование проведено с использованием материальных параметров керамического материала рутила ($TiO_2$), которые приведены в табл.\ref{tab_tio2prop} \cite{ceram}. Результаты, полученные для сферической частицы, как показано ранее, близки к аналитическому решению задачи Герца. Задача решалась в трехмерной постановке, построенная сетка соответствует приведенному выше описанию.
