Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of DEM to characterize damage of delicate fruit on feeders with reciprocating drive

Olejnik Tomasz P., Sobiecka Elżbieta, Kryszak Dariusz

Technologia i Jakość Wyrobów

|

2023

|

R. 68

171--186

EN

This article describes the modeling by DEM technology of damage to highbush blueberries, during transport on a reciprocating feeder. The modeled values of normal and tangential forces at the blueberry contact points were determined, and the effect of changing the mass output of the transported fruit on the values of normal and tangential forces was studied. It has been shown that the change in the mass output of blueberries does not exceed the permissible tangential and normal forces, interacting between the fruits.

PL

W artykule opisano modelowanie technologią DEM uszkodzeń borówki wysokiej, podczas transportu na podajniku z napędem posuwisto-zwrotnym. Określono modelowe wartości sił normalnych oraz stycznych w punktach kontaktu borówki. Przeprowadzono symulacje uwzględniające wpływ zmiany wydatku masowego transportowanych owoców na wartości sił normalnych i stycznych. Wykazano, że zmiana wydatku masowego borówki nie powoduje przekroczenia dopuszczalnych sił stycznych i normalnych, oddziałujących pomiędzy owocami.

2

Numerical modelling of SS316L powder flowability for laser powder-bed fusion

Bouabbou A., Vaudreuil S.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 120, nr 1

22--29

EN

Purpose: This work aims to improve the powder-bed spreading process for laser powder bed fusion additive manufacturing by gaining a greater understanding of metal powder flowability through numerical modelling and in-situ experimentation. Design/methodology/approach: Using the Discrete Element Method (DEM) to study the flowability of the powder and its intrinsic properties. A high-fidelity particle-scale model was developed to capture the dynamics of metal particle interactions in a virtual Hall flow meter based on a modified Beverloo law. The results are validated experimentally using the Hall flow static powder characterisation technique. Findings: For SS316L powder alloy with the hall-value of 29s/50g and with an angle of repose (AOR) of 32°, the modelled powder that exhibited the same flow behaviour was found using 0.5 for both rolling and sliding coefficients resulting in simulated Hall value of 28.55s/50g with a simulated flow rate of 0.571 g/s, which is validated by AOR of the simulated powder [31.2°- 32.6°]. However, rolling friction had minimal effect on the mass flow rate but increased the angle of repose. Sliding friction significantly decreased the mass flow rate and increased AOR. Research limitations/implications: DEM is an ideal method to study flowability. However, there are certain constraints imposed on the computational power by a number of simulated particles and simulation time-step. Future research may involve investigating other dynamic flowability characterisation techniques. Practical implications: Enabling a better understanding of powder particle flow at a micro-scale by modelling powder flowability. This leads to simulating a more realistic powder bed and improving the powder spreading process, leading to better AM parts quality. Originality/value: This paper provides a unique approach for modelling the flowability of SS316L powder using a Beverloo law-based design of the Hall flow meter. This will improve the modelling of the spreading process needed for metal 3D printing.

3

Research on the linear viscoelastic rheological properties of rejuvenated asphalt mastic based on the discrete element method

Lin Mei, Lei Yu, Li Ping, Shuai Jun, Wang Zhaoli

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

399--416

EN

The rheological property of asphalt is an important factor affecting the pavement performance of asphalt binder, and the fundamental reason for the change of asphalt rheological property is the strong evolution of asphalt material meso structure. However, the internal mechanism of rejuvenated asphalt mastic system is complex and its rules are difficult to grasp. Aiming to study the relationship between meso mechanical parameters and rheological parameters of rejuvenated asphalt mastic, the meso structure model of rejuvenated asphalt mastic was established and improved based on the discrete element method. Moreover, the meso parameters of the model were obtained by the objective function method, and then the influences of various factors were studied to construct the mathematical constitutive model of rheological parameter modulus and meso mechanical parameters. Combing with the reliability of the improved Burgers model was verified based on the rheological test results of rejuvenated asphalt mastic. In addition, the virtual test of dynamic shear rheological dynamic frequency scanning was carried out on the asphalt mastic sample by particle flow software. By adjusting the mesomechanical parameters, the simulation results (complex shear modulus and phase angle) were consistent with the test results. This study clarified the relationship between mesomechanics and macro performance, and this model could be used to obtain the complex shear modulus of rejuvenated asphalt mastic under different types, filler-asphalt ratio and external force environments by adjusting particle flow, wall boundary and other conditions, which can greatly save the workload for the later research and provide a theoretical basis for production experiments.

4

Symulacje pękania materiałów o ziarnistej strukturze mikroskopowej : pierwsze uwagi

Dębski Wojciech

Przegląd Geofizyczny

|

2022

|

Z. 1-2

39--54

PL

Proces pękania i fragmentacji ciał stałych jest zjawiskiem niezwykle powszechnym, a równocześnie niezwykle skomplikowanym. W zakresie zainteresowania geofizyki manifestuje się on najczęściej w postaci trzęsień ziemi i pęknięć lodowców. Dotychczasowe próby jakościowego zrozumienia tych naturalnych procesów nie dały w pełni zadowalających wyników. Ciągle nie rozumiemy wielu aspektów fizycznych tych procesów, a w konsekwencji nie można w stanie ich przewidywać z akceptowalną wiarygodnością. Losowość trzęsień ziemi i zjawisk lodowcowych znacząco ogranicza możliwości ich badań eksperymentalnych. Z tego powodu istotnego znaczenia nabiera podejście komplementarne oparte na symulacjach komputerowych. W niniejszej pracy ilustrowane jest takie podejście, analizujące pękanie materiału o ziarnistej strukturze mikroskopowej w procesie rozciągania. Wykonane symulacje pokazały jak struktura mikroskopowa determinuje losowość procesu pękania i wpływa na takie elementy procesu jak lokalizacja obszarów o zwiększonej gęstości energii kinetycznej, a więc powstawanie centrów nukleacji pęknięcia materiału.

EN

Fragmentation of solid materials is a very common and simultaneously very complex physical process. From geophysical point of view the most interesting examples of such processes are earthquakes and glacial processes like icequakes. In spite of a huge effort of analyzing them these processes are still poorly understood for many reasons. One of them is their stochasticity. For these reasons more important become numerical simulations which allow to cast some light on physical mechanism leading to nucleation, development and finally arresting earthquakes or glacial breaking processes. In this paper we illustrate advantages of such approach analyzing a tensional breaking process of macroscopically homogeneous material of granular microstructure. Our simulations have revealed how microstructure determines the fragmentation process including its stochasticity and influences creation of hotpots - regions of high concentration of kinetic energy leading finally to creation of nucleation centers.

5

Numerical determination of load of a model tunnel lining, taking into account different heights of soil backfill

Szklennik Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

289--305

EN

The paper presents an analysis of determining the load of a model tunnel lining in a noncohesive soil medium at two different heights of soil backfill above the structure. A series of simulations were performed with the flexible and rigid tunnel lining. The analysis was performed by conducting simulations with the use of an author’s program based on the discrete element method. The model previously calibrated on the basis of laboratory tests was used. The loads acting on the structure, the distribution of stresses in the surrounding soil medium and the displacements of this medium in the vicinity of the structure were determined and compared. The effect of soil weight and technological load applied from the surface was taken into account. The values of the numerically obtained loads of the tunnel lining were compared with those calculated according to the classic Hewett’s method. It has been proven that in both cases the degree of cooperation between the structure and soil is significantly related to the rigidity of the structure, hence the loads determined may differ significantly from the results obtained according to classical methods. It was shown that discrete modelling allows to reflect differences in the behaviour of the soil medium resulting from different heights of soil backfill. Smaller horizontal pressure was obtained in the side zones of an excavation at a higher backfill. In addition, significantly greater intensity of vertical soil displacements over the lining were observed with a lower backfill height.

PL

W pracy przedstawiono analizę wyznaczania obciążenia modelowej obudowy tunelowej w niespoistym ośrodku gruntowym przy różnych wysokościach nadkładu gruntu nad konstrukcją. W obu przypadkach przeprowadzono szereg symulacji przy konstrukcji obudowy wiotkiej i sztywnej. Analizy dokonano prowadząc symulacje z wykorzystaniem autorskiego programu opartego na metodzie elementów dyskretnych. Wykorzystano model skalibrowany wcześniej na podstawie badań laboratoryjnych. Określono i porównano obciążenia działające na obudowę, rozkład naprężeń w otaczającym ją ośrodku gruntowym oraz przemieszczenia tego ośrodka w otoczeniu konstrukcji. Uwzględniono działanie ciężaru gruntu oraz obciążenia technologicznego zadawanego z powierzchni. Wartości uzyskiwanych numerycznie obciążeń obudowy porównano z obliczonymi według klasycznej metody Hewetta.

6

Analysis of traffic load effects in railway backfilled arch bridges

Kamiński Tomasz, Machelski Czesław

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

243--260

EN

The problem of the arch barrel deformation in railway backfilled arch bridges caused by their typical service loads is analysed. The main attention is paid to vertical or radial displacements of characteristic points of the arch barrel. In the study results of deflection measurements carried out on single and multi-span backfilled arch bridges made of bricks or plain concrete during passages of various typical railway vehicles are used. On the basis of such results empirical influence functions of displacements are being created. In the next step, the results are utilised to estimate bending effects within the arch. The paper includes different procedures based on measurements of displacements in various points and directions. Using empirical influence functions arbitrary virtual load cases may be also considered. In this manner the proposed methodology shows a potential to be an effective tool of comprehensive calibration of numerical models of backfilled arch bridges on the basic of field tests carried out under any live loads.

PL

Artykuł skupia się na zagadnieniu przemieszczeń sklepień mostów murowanych wywołanych ich typowymi obciążeniami użytkowymi. Szczególna uwaga zwrócona jest na pomiar przemieszczeń pionowych i radialnych w charakterystycznych punktach sklepienia. W przedstawionych przykładach rozpatrzono zachowanie jedno- i wieloprzęsłowych mostów łukowych opartych na sklepieniach murowanych i betonowych pod obciążeniem przejeżdżającymi pojazdami kolejowymi różnego rodzaju. Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów terenowych prowadzonych na powyższych obiektach stworzono doświadczalne funkcje wpływu przemieszczeń. W kolejnym kroku uzyskane wyniki wykorzystywane są do wyznaczenia momentów zginających w sklepieniu. W artykule przedstawiono odmienne procedury postępowania bazujące na pomiarach przemieszczeń w różnych kierunkach i w różnie rozmieszczonych punktach. Szczególną zaletą przedstawionego całościowego podejścia jest możliwość wykonania pożądanych pomiarów podczas standardowej eksploatacji mostu bez jakiegokolwiek zakłócania ruchu taboru, co w wielu sytuacjach czyni przeprowadzenie tego typu badań w ogóle możliwymi. Przyjęte schematy postępowania są szczególnie skuteczne w przypadku obiektów kolejowych charakteryzujących się regularnością i łatwości w identyfikacji ich schematów obciążeń reprezentowanych zwłaszcza przez lokomotywy. Niemniej jednak przedstawione podejście może być wykorzystane również w analizie mostów drogowych. Podane procedury mogą opierać się też na innych efektach statycznych (przemieszczeniach i odkształceniach w dowolnych kierunkach) mierzonych w dowolnych punktach konstrukcji. Zaproponowaną metodykę można wykorzystywać, co również zobrazowano w artykule, jako efektywne narzędzie do wszechstronnej kalibracji modeli numerycznych mostów sklepionych obejmującej np. weryfikację ich parametrów materiałowych, niewidocznej geometrii czy, w przypadku modeli dwuwymiarowych, ich szerokości efektywnej.

7

Adaptation of the machine to the new geological conditions – excavation unit redesign and optimization

Andruszko Jakub, Moczko Przemyslaw, Pietrusiak Damian

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 3

art. no. e137122

EN

The paper presents and sums up the research and technical aspects of the modernization of the cutting tool of the dredger. Improper adjustment of the cutting elements not adjusted to the characteristics of excavated material is not an uncommon situation, causing versatile geological conditions. Relocation of the machines from one pit to another may result in the significant influence on the excavation process (wear, output, etc.). Common practice is the field try and error approach to obtain desired machine performance. In the paper authors present the approach with aid of cutting-edge technologies. Coupled DEM and kinematic simulations supported by the reverse engineering technologies of laser scanning were the fundamental drivers for final adjustments of the cutting tool at its present operational conditions.

8

Simulational and experimental determination of the exploitation parameters of a screw conveyor

Karwat Bolesław, Rubacha Piotr, Stańczyk Emil

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 4

741--747

EN

The paper discusses the designing process of screw conveyors, with regard to the determination of the exploitation parameters of such devices with the use of the Discrete Element Method (DEM). The influence of the chosen model input parameters on the results of the simulations was examined. The key parameters which determine the exploitation characteristics of a screw conveyor were identified as follows: the size of a DEM particle, coefficients of internal and external friction. Experimental measurements of the laboratory screw conveyor provided the actual exploitation characteristics of a device used for the transportation of a limestone powder. The comparison of the results of the simulations and experiments gave satisfactory results. For this reason, DEM simulations were identified as an effective tool for determining and optimization of the construction and exploitation parameters of the screw conveyors.

PL

W artykule przedstawiono problematykę projektowania przenośników ślimakowych w aspekcie wyznaczenia parametrów eksploatacyjnych urządzenia z użyciem Metody Elementów Dyskretnych (DEM). Badania symulacyjne wpływu wybranych parametrów modelu materiałowego DEM pozwoliły określić kluczowe czynniki, takie jak: rozmiar cząstki DEM, wartość współczynnika tarcia wewnętrznego oraz zewnętrznego, czynniki które determinują wyniki charakterystyk pracy przenośnika ślimakowego. Badania eksperymentalne przeprowadzone przy użyciu laboratoryjnego przenośnika ślimakowego dostarczyły rzeczywiste charakterystyki eksploatacyjne urządzenia transportującego mączkę wapienną. W metodzie DEM zamodelowano stanowisko badawcze celem wyznaczenia analogicznych charakterystyk pracy. Porównanie wyników symulacji oraz badań eksperymentalnych określających parametry eksploatacyjne przenośnika dało satysfakcjonujące rezultaty. Dlatego symulacje DEM mogą być skutecznie wykorzystywane do wyznaczania i optymalizacji parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych przenośników ślimakowych.

9

Analysis of ore flow through longitudinal belt conveyor transfer point

Walker Piotr, Doroszuk Błażej, Król Robert

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 3

536--543

EN

A transfer point is an element of a belt conveyor prone to increased energy losses and to the risk of failure. It is also a location in which the receiving belt is particularly susceptible to damage. Except failure-free operation, a transfer point should offer minimal belt resistances to motion by ensuring that the transported material is placed centrally on the receiving belt, both spillage of the material and blockages are prevented, the process of particle defragmentation is limited, and also that noise and dust emissions to the environment are reduced. Ensuring that the above requirements are met requires inter alia the use of advanced simulation tests. The article analyzes the flow of ore particles stream through a longitudinal transfer point used in an underground copper ore mine. Discrete Element Method was used to identify the phenomena which occur while transferring ore onto the receiving conveyor. The research allowed key variables affecting the transfer point performance to be identified. It also resulted in a proposal of actions which can improve the performance of the transfer point and which are focused on saving energy and on minimizing the damage and wear of the receiving belt.

PL

Przesyp jest miejscem przenośnika taśmowego, w którym pojawia się ryzyko wystąpienia awarii, występują straty energii oraz może dochodzić do uszkodzenia taśmy odbierającej urobek. Poza bezawaryjnym funkcjonowaniem przesyp powinien dla zminimalizowania oporów ruchu taśmy zapewnić także centralne podawanie urobku, zapobiegać rozsypywaniu się transportowanego materiału, nie dopuszczać do powstawania zatorów, ograniczać proces defragmentacji urobku, a także minimalizować emisję hałasu oraz pyłów do otoczenia. Zapewnienie stawianych wymagań wiąże się z koniecznością stosowania m.in. zaawansowanych badań symulacyjnych. W artykule przeprowadzono analizę przepływu strugi urobku przez wybrany przesyp wzdłużny, stosowany w podziemnej kopalni rud miedzi. Przy użyciu metody elementów dyskretnych DEM dokonano oceny zjawisk zachodzących podczas przesypywania rudy na przenośnik odbierający, wskazano kluczowe zmienne opisujące jego pracę, a także zaproponowano działania udoskonalające pracę przesypu, zorientowane na zwiększenia jego energooszczędności oraz zmniejszenia negatywnego oddziaływania transportowanego nosiwa na taśmę przenośnika odbierającego.

10

Modelowanie i analiza płynięcia materiału rozdrobnionego podczas ścinania w reometrze pierścieniowym z wykorzystaniem metody elementów dyskretnych

Chutkowski Marcin, Zapała Wojciech, Przywara Mateusz

Chemical Technology & Biotechnology

|

2020

|

Vol. 2

52--60

PL

Ze względu na fakt, że komórka Jenike’go została zaprojektowana i jest stosowana do testów materiałów proszkowych pod obciążeniem rzędu setek kPa, charakterystycznych dla procesów wielkotonażowych, jest nieodpowiednim narzędziem do badań materiałów w warunkach obciążeń znacznie poniżej 10 kPa. Ponadto, konstrukcja komórki Jenike’go sprawia, że ścinaniu poddawany jest wąski obszar testowanej próbki, podczas gdy większość materiału pozostaje nieruchoma. Jako alternatywę zaproponowano badanie w szczelinowym reometrze pierścieniowym, skonstruowanym w taki sposób, że pasmo ścinania obejmuje całą objętość testowanego materiału. Po przeprowadzonych badaniach eksperymentalnych zastosowano symulację komputerową ścinania proszku, opartą na metodzie DEM, do przeanalizowania rozkładów czasowo-przestrzennych niemierzalnych eksperymentalnie właściwości fizycznych złoża. Wyniki symulacji stanowią podstawę wniosku o pasmie ścinania wypełniającym całą szczelinę reometru.

EN

Due to the fact that Jenike's cell has been designed and used for testing powder materials under load of hundreds of kPa, characteristic for large-tonnage processes, it is an in appropriate tool for testing materials under load conditions well below 10 kPa. As an alternative, an annular cell rheometer test constructed in such a way that the shear band covers the entire volume of material tested is proposed. After the experimental tests, a computer simulation of powder shearing, based on the Discrete Element Method (DEM), was used to analyze time-spatial distributions of experimentally unmeasurable physical properties of the powder bed. The simulation results proved that the shearing band cover sentire rheometer gap.

11

Optimization method of bevel gear reliability based on genetic algorithm and discrete element

Sun Kangkang, Wang Guoqiang, Lu Yanpeng

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 2

186--196

EN

Gear transmission is the most basic transmission component in mechanical transmission system. Many scholars have done a lot of research on gear reliability. When the variation coefficient is used to calculate and optimize the reliability of bevel gear, in order to calculate the reliability of bevel gear, it is often assumed that the gear works under constant torque, that is, the coefficient of variation (COV) is zero, but this is not the case in practice. In this paper, a gear reliability method based on discrete element simulation is proposed. The purpose of this method is to simulate the actual working conditions of gears, calculate more accurate coefficient of variation in the real world, and improve the accuracy of gear reliability design. Firstly, the real working conditions of the bevel gear transmission are simulated by discrete element method (DEM), and in the transmission system, the tangential force COV of the bevel gear is proved to be equal to the torque COV of the crusher central shaft. Secondly, the multi-objective function model of the gear transmission system is established based on the double tooth roll crusher (DTRC). The optimal volume and reliability of the bevel gear transmission are taken as the objective function, and the teeth number, module and face width factor of basic parameters of gear are optimized by genetic algorithm (GA). Finally, the accuracy of the optimization results is verified by Monte Carlo method. The main purpose of the manuscript is to analyse the effect of actual conditions (DEM simulation) on the optimization results. The results show that the COV of nominal tangential load of bevel gear is about 0.65 under actual working conditions, so in order to guarantee the same reliability, total volume need to be increased by 34.4%. This method is similar to the selection of gear safety factor. In practical production, the selection of safety factor is often based on experience. This paper provides a new method to optimize the reliability of bevel gear, combining with DEM simulation, which provides theoretical guidance for optimal design of bevel gear.

PL

Przekładnia zębata to podstawowy element mechanicznego układu napędowego. Niezawodność przekładni jest przedmiotem wielu badań. Przy obliczeniach i optymalizacji niezawodności przekładni stożkowej z wykorzystaniem współczynnika zmienności, często przyjmuje się, że przekładnia pracuje w warunkach stałego momentu obrotowego, t.j. że współczynnik zmienności wynosi 1. Sytuacja taka jednak nie występuje w praktyce. W niniejszej pracy zaproponowano metodę optymalizacji niezawodności przekładni opartą na symulacji metodą elementów dyskretnych. Celem tej metody jest zasymulowanie rzeczywistych warunków pracy przekładni, dokładniejsze obliczenie rzeczywistego współczynnika zmienności oraz poprawa dokładności projektowania niezawodności przekładni. W pierwszej kolejności, na przykładzie kruszarki podwójnej, wyznaczono model działania układu przekładni stożkowej wykorzystujący wielokryterialną funkcję celu. Optymalną objętość i niezawodność przekładni stożkowej przyjęto jako funkcje celu. Następnie, za pomocą metody elementów dyskretnych, symulowano rzeczywiste warunki pracy przekładni. Wyznaczono moment obrotowy przekładni stożkowej i współczynnik zmienności siły wypadkowej, a podstawowe parametry koła zębatego: liczbę zębów, moduł zęba i współczynnik szerokości zębów, zoptymalizowano za pomocą algorytmu genetycznego. Trafność wyników optymalizacji weryfikowano metodą Monte Carlo. Wyniki pokazują, że badana metoda może skutecznie poprawiać niezawodność przekładni stożkowej.

12

Calibration of bulk material model in Discrete Element Method on example of perlite D18-DN

Karwat Bolesław, Machnik Ryszard, Niedźwiedzki Jerzy, Nogaj Magdalena, Rubacha Piotr, Stańczyk Emil

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 2

351--357

EN

Analytical methods for calculations of the transport machinery are often insufficient especially when untypical granular materials are considered. Discrete Element Method (DEM) is a very useful numerical tool supporting designing and optimization of the transport equipment. However, to obtain reliable DEM simulation results an accurate set of input parameters values is needed. The most common calibration approach is to make use of a procedure where laboratory tests are performed and then the same experiments are numerically replicated in DEM. The article presents calibration of the DEM input parameters on the example of perlite D18-DN Based on the performed calibration, the model of perlite transport in a screw conveyor has been shown.

PL

Analityczne metody obliczeniowe parametrów konstrukcyjnych maszyn i urządzeń transportowych są często niewystarczające, zawłaszcza w przypadku transportu nietypowych materiałów sypkich. Pomocnym narzędziem numerycznym wspierającym proces projektowania i optymalizacji urządzeń do transportu materiałów sypkich jest Metoda Elementów Dyskretnych (DEM). Uzyskanie wiarygodnych wyników symulacji wymaga kalibracji parametrów wejściowych modelowanego materiału wykorzystując wyniki badań laboratoryjnych właściwości fizykochemicznych rzeczywistych materiałów. W artykule przedstawiono metodologię kalibracji modelu DEM na przykładzie perlitu D18-DN. W oparciu o przeprowadzoną kalibrację zaprezentowano możliwości zastosowania metody DEM do symulowania transportu materiału przenośnikiem ślimakowym.

13

Prognoza numeryczna dynamicznej utraty stateczności wiotkiej powłoki walcowej w ośrodku ziarnistym

Szklennik Paweł, Bąk Grzegorz

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2019

|

Vol. 68, nr 3

159--168

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie metody elementów dyskretnych do rozwiązania zagadnienia dynamicznej utraty stateczności odcinka wiotkiej powłoki walcowej w warunkach interakcji z modelowym, ziarnistym ośrodkiem gruntowym. Koncentrowano się na poszukiwaniu dynamicznych form utraty stateczności przy skończonych przemieszczeniach. Uwzględniano ciężar własny ośrodka oraz obciążenie przekazywane z powierzchni naziomu, przy różnych grubościach nadkładu nad powłoką walcową. W wyniku zastosowania modelu dyskretnego w szkielecie ośrodka uwzględniane są losowe imperfekcje. Wykazano, że imperfekcje występujące w bezpośrednim otoczeniu powłoki mają zasadniczy wpływ na jej deformacje. Przyjęty sposób modelowania umożliwia wyznaczenie rozwiązania zagadnienia dynamicznej interakcji, z rozważeniem deformacji skończonych o charakterze płaskim, w konsekwentnym opisie metody elementów dyskretnych.

EN

The paper presents an application of the discrete element method for an analysis of dynamical stability loss of the flexible cylindrical shell section interacting with a model granular medium. The main scope was to investigate the forms of dynamical stability loss, considering finite displacements. The granular medium weight and additional external load transmitted from the surface were considered with different backfill height over the cylindrical shell. Application of a discrete model enables to consider random imperfections in the granular medium structure. It is shown that imperfections of a granular soil structure occurring in a close surrounding of the shell have an essential impact on the shell deformations. Numerical modelling, using the discrete element method, enables to obtain solutions of dynamic interaction by investigating finite two dimensional deformations.

14

Analiza numeryczna interakcji modelowej obudowy tunelowej z gruntem niespoistym

Szklennik Paweł

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2019

|

Vol. 68, nr 1

175--195

PL

W pracy przedstawiono numeryczną analizę interakcji modelowej obudowy tunelowej z otaczającym niespoistym ośrodkiem gruntowym. Analizy dokonano, przeprowadzając symulacje z wykorzystaniem autorskiego programu opartego na metodzie elementów dyskretnych. Wykorzystano model skalibrowany wcześniej na podstawie badań laboratoryjnych przez porównanie deformacji obudowy występujących w badaniu i symulacji numerycznej. Dla tak ustalonego modelu przeprowadzono szereg symulacji przy konstrukcji obudowy zarówno wiotkiej, jak i sztywnej. Badano obciążenia działające na obudowę, rozkład naprężeń w ośrodku gruntowym otaczającym konstrukcję oraz przemieszczenia jego cząstek. Analizy przeprowadzono przy działaniu ciężaru gruntu oraz obciążenia technologicznego zadawanego z powierzchni. Analizowano modele z nadkładem gruntu równym jednej średnicy i dwóm średnicom obudowy. Wartości uzyskiwanych numerycznie obciążeń obudowy porównano z obliczonymi według metody Hewetta. Wykazano, że obciążenia te oraz naprężenia w gruncie są istotnie powiązane ze sztywnością obudowy i w związku z tym mogą znacznie odbiegać od standardowo przyjmowanych dla takich konstrukcji sytuacji obciążeniowych.

EN

The paper presents an analysis and assessment of an interaction between a model tunnel lining and surrounding non-cohesive soil. The analysis was conducted with numerical simulations using the author’s program based on an algorithm of the discrete element method. Previously calibrated numerical model was used in the calculations. Calibration was based on comparison of the construction deformations observed in the laboratory tests and during the simulation. Numerous simulations, performed in the calibrated numerical model, included calculations for a flexible and rigid construction of the lining. The tunnel construction loads, stress distribution in the surrounding soil, and soil particles’ displacements were investigated. Analyses were conducted in two variants - when only soil weight is acting on the tunnel construction and when the external load transmitted from the surface is present. Also two variants of the backfill height were investigated - they were equal to one and two diameters of the tunnel. The values of tunnel loads, which were numerically calculated, were compared with the corresponding values, calculated by the Hewett’s method. It is shown that distribution of tunnel loads and stresses in the surrounding soil is strongly linked with the tunnel construction stiffness, thus it can be significantly different from standard load situations for such constructions.

15

Wykorzystanie DEM do modelowania przepływu materiałów ziarnistych

Walker P., Doroszuk B., Król R.

Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze

|

2018

|

Nr 3

68--74

PL

W badaniach przepływu urobku w ciągłych systemach transportowych niezwykle trudno uwzględnić cząsteczkową budowę przenoszonego materiału. Różnice w rozmiarze i kształcie poszczególnych fragmentów urobku powinny być brane pod uwagę dla pełnego zrozumienia zjawisk zachodzących w czasie transportu. Metoda elementów dyskretnych DEM pozwala na zbadanie wybranych elementów ciągu transportowego, z uwzględnieniem specyficznej budowy transportowanego materiału oraz reakcji między jego fragmentami, traktując każdy element urobku osobno. Przedstawiono proces przygotowania symulacji DEM oraz wyniki badania zachowania się urobku o złożonej granulacji w czasie napełniania i opróżniania zbiornika przyszybowego kopalni podziemnej, a także wyznaczono czas przepływu pojedynczej cząstki urobku w postaci czytnika RFID (e-pelletu) przez zbiornik w zależności od stopnia jego wypełnienia.

EN

In research on the continuous transport system it is hard to take into account discrete construction of conveyed materiał. Differences in shape and size of each pieces of ore should be taken in to consideration for fuli understanding of phenomenon during transport. The Discreet element method (DEM) allows us to study what is happening with chosen elements of transport system including specific construction of the conveyed ore and also study the reactions between transported parts through treating all the elements separately. This paper presents the process of preparing the DEM simulation and results of research on various size ore flow during filling and emptying of underground mining large-capacity shaft station bunker. We also shows the analysis of flow time of pellets for various bunker fili levels.

16

Identification of numerical model parameters of tunnel lining in non-cohesive soil

Szklennik P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2018

|

Vol. 67, nr 4

41--58

EN

The paper discusses identification of numeric model parameters of tunnel lining in a soil medium according to the discrete element method. An author’s program based on the discrete element method was used. Laboratory tests were conducted to determine the computer model parameters defining the lining and the soil medium. The numerical model was calibrated by comparing the lining deformations occurring in the laboratory test and in the numeric simulation. Tunnel lining displacement during laboratory tests was determined using digital photography.

PL

W pracy przedstawiono identyfikację parametrów modelu numerycznego modelowej obudowy tunelowej w ośrodku gruntowym według metody elementów dyskretnych. Wykorzystano autorski program oparty na metodzie elementów dyskretnych. W celu określenia parametrów modelu komputerowego charakteryzujących obudowę i ośrodek gruntowy przeprowadzono badania laboratoryjne. Kalibrację modelu numerycznego wykonano przez porównanie deformacji obudowy występującej w badaniu laboratoryjnym i symulacji numerycznej. Przemieszczenia obudowy podczas badań laboratoryjnych wyznaczano za pomocą fotografii cyfrowej.

17

Simulation of material flow through a sample divider

Rozbroj Jiri, Necas Jan, Zurovec David, Hlosta Jakub, Gelnar Daniel, Zegzulka Jiri

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2018

|

Vol. 12, no 1

194--199

EN

The prerequisite for a modern approach to innovative procedures of the development of current or even newly created equipment for the transport of particulate materials is the utilization of simulation methods, such as the Discrete Element Method (DEM). This article focuses on the basic, or initial, validation of movement of material through the sample divider. The mechanical-physical properties of brown coal were measured. Based on these parameters the preliminary input values for EDEM Academic were selected, and a simulation of the dividing process was run. The key monitored parameters included density and friction coefficient. Experiments on a realistic model of the equipment were performed and assessed. The total weights of brown coal at the exit from the divider were determined for a specific speed of the divider. The aim of this task was to simulate the realistically determined weight division of the brown coal sample. The result from the DEM was compared with the results of measurement on a realistic model.

18

Three-dimensional discrete element method simulation of core disking

Wu S., Wu H., Kemeny J.

Acta Geophysica

|

2018

|

Vol. 66, no. 3

267--282

EN

The phenomenon of core disking is commonly seen in deep drilling of highly stressed regions in the Earth’s crust. Given its close relationship with the in situ stress state, the presence and features of core disking can be used to interpret the stresses when traditional in situ stress measuring techniques are not available. The core disking process was simulated in this paper using the three-dimensional discrete element method software PFC3D (particle flow code). In particular, PFC3D is used to examine the evolution of fracture initiation, propagation and coalescence associated with core disking under various stress states. In this paper, four unresolved problems concerning core disking are investigated with a series of numerical simulations. These simulations also provide some verification of existing results by other researchers: (1) Core disking occurs when the maximum principal stress is about 6.5 times the tensile strength. (2) For most stress situations, core disking occurs from the outer surface, except for the thrust faulting stress regime, where the fractures were found to initiate from the inner part. (3) The anisotropy of the two horizontal principal stresses has an effect on the core disking morphology. (4) The thickness of core disk has a positive relationship with radial stress and a negative relationship with axial stresses.

19

Inżynierskie zastosowania metody elementów dyskretnych

Mendyka P.

Napędy i Sterowanie

|

2017

|

R. 19, nr 11

117--124

PL

W artykule przedstawiono ogólne założenia i warunki brzegowe stosowania Metody Elementów Dyskretnych, zwanej w skrócie DEM (ang. Discrete Element Method). Przedstawiono schematycznie proces symulacji z wykorzystaniem opisywanej metody, wskazując na istotną rolę modeli kontaktowych. Opisano również zalety najczęściej stosowanych pakietów oprogramowania implantujących DEM. Szczególną uwagę poświęcono przemysłowym zastosowaniom metody, tj. symulacjom transportu, ładowania, kruszenia i granulacji materiałów sypkich i ziarnistych. Referat podsumowano, podając najważniejsze zalety i wady związane ze stosowaniem metody DEM.

EN

The article presents the general assumptions and boundary conditions for the use of the Discrete Element Method (DEM). The simulation process implementing described method is presented schematically, indicating the important role of contact models. The advantages of the most commonly used DEM software packages are also described. Particular attention has been paid to industrial applications of the method: transport, loading, crushing and granulation of bulk and granular materials. The paper summarizes the main advantages and disadvantages associated with the use of the DEM.

20

Mechanical analysis and research of the conveyor belt of plane turning belt conveyor based on discrete element method

Li D. Y., Wang S., Hu K.

Archives of Transport

|

2017

|

Vol. 41, iss. 1

55--62

EN

In view of the size and the change of the load force of the conveyor belt at the turning point of the plane turning belt conveyor, the influencing factors of the stress of the conveyor belt at the turning point of the plane turning belt conveyor under full load condition are analyzed. A three dimensional model of the turning point of the plane turning belt conveyor is established. Combined with previous research experience, the formula for calculating the load is put forward. Based on discrete element method, multiple sets of internal curve elevation angle and the belt speed are used for dynamic simulation analysis. The results showed that the middle of conveyor belt is the most stressed, the lateral force second, the force of the inner conveyor belt is the least. Outside force increases with the increase of speed; there is no change in the middle band; the inner band force decreases with the increase of the velocity. Outside force decreases with the decrease of the inclination angle. With the change of the inclination angle, the force is basically unchanged. With the decreasing of the inclination angle, the force increases gradually. By optimizing the design parameters of the plane turning belt conveyor, the force of belt is reduced, and the service life of belt is improved.