[发明专利]基于EDEM仿真的干硬性混凝土表面接触系数的测量方法

说明书

本发明涉及建筑材料相关参数测试技术领域，尤其涉及一种基于EDEM仿真的干硬性混凝土表面接触系数的测量方法：在EDEM中建立一个漏斗模型并按相同的外形尺寸制造一个实验样机；将待测干硬性混凝土放置于实验样机中，并使其自然下落，在实验样机下方形成干硬性混凝土的堆积角度；在EDEM中按照待测干硬性混凝土的实际大小和外形，设置相同大小、类型及分布方式但表面接触系数不同的颗粒；每次仿真选取一组表面接触系数，并将该颗粒填充漏斗模型，在EDEM中仿真时漏斗模型中的颗粒逐渐落下并在下方的平台上形成一定的堆积角度，重复仿真过程获得基于EDEM仿真的表面接触系数和颗粒堆积角度的对应关系；对比EDEM仿真和实验的堆积角度，确定干硬性混凝土的表面接触系数的大小。该测量方法能够避免繁琐的理论公式推导以及各种变量因素难以测得问题，极大降低测试成本和提高测试效率。

技术领域

本发明涉及建筑材料相关参数测试技术领域，尤其涉及一种基于EDEM仿真的干硬性混凝土表面接触系数的测量方法。

背景技术

干硬性混凝土具有水泥占比较低，粗骨料较多，水灰比小的特点。在实际项目中，干硬性混凝土拌合物虽然十分干稠，但其在受到较强的捣击后会变得更加均密，体现出快硬早强、水泥用量少、密实性强的优点。这也使得干硬性混凝土经常被应用于水利大坝、公路、机场机坪等大型基础工程。此外，在进行预制构件生产时，干硬性混凝土预制件可立即拆模，能够有效增加模板周转率和缩短 施工工期，达到提高生产效率的目的，干硬性混凝土预制件生产技术也成为了一种低能耗、 低污染的绿色建材生产工艺。

在干硬性混泥土材料的搅拌上，搅拌物的颗粒之间、颗粒和运动机构之间都易形成运动间隙而造成颗粒微团的不连续性。为了能够对该类问题进行计算， 1971 年，Cundall 提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，即离散元方法（DiscreteElement Method，简称 DEM），该种方法的理论基础是结合不同本构关系（应力-应变关系）的牛顿第二定律。EDEM 软件是世界上第一个用现代化离散元模型科技设计的用来模拟和分析颗粒处理和生产操作的通用 CAE 软件， 通过模拟散状物料加工处理过程中颗粒体系的行为特征，协助设计人员对各类散料处理设备进行设计、测试和优化。

为了可以较好的模拟出含水干硬性混凝土的强粘性状态，在 EDEM 软件中选择Herz-Mindlin with JKR Cohesion 模型作为接触模型，而此模型中存在一个需要设置的重要参数就是表面接触系数中的表面能量值。然而，干硬性混凝土表面接触系数与颗粒表面的含水量变化、颗粒形状和接触状态等因素相关，很难直接对其进行理论推导。如何快速准确地得到干硬性混凝土表面接触系数已经成为了一个有待解决的工程技术难点。

本发明项目来源：“泉州市科技计划资助”（2021C007R）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于EDEM仿真的干硬性混凝土表面接触系数的测量方法，该测量方法能够避免繁琐的理论公式推导以及各种变量因素难以测得问题，极大降低测试成本和提高测试效率。

本发明的技术方案在于：一种基于EDEM仿真的干硬性混凝土表面接触系数的测量方法，包括以下步骤：

步骤 S01：制造一个实验样机；

步骤 S02：将待测干硬性混凝土填充实验样机；

步骤 S03：干硬性混凝土在实验样机中自行落下，堆积成圆锥状；

步骤 S04：测量干硬性混凝土堆积角度；

步骤 S05：按步骤S01中实验样机相同的外形尺寸在EDEM中建立一个漏斗模型；

步骤 S06：选取一组表面接触系数在EDEM中进行颗粒参数设置；

步骤 S07：在EDEM中将步骤S06所设置的颗粒填充漏斗模型，然后自行下落堆积成圆锥状；

步骤 S08：测量EDEM中的颗粒堆积角度；

步骤 S09：根据步骤S08中的颗粒堆积角度和干硬性混凝土堆积角度对比， 设置下一组表面接触系数；