Comparación numérica de modelos de fuerza de contacto en el método de elementos discretos
Autores: Li, Ziwen; Zeng, Xiangyuan; Wen, Tongge; Zhang, Yonglong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comparación numérica de modelos de fuerza de contacto en el método de elementos discretos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Método de elementos discretos
Asteroides
Regolito
Modelos de fuerza de contacto
Ecuaciones de Mindlin-Deresiewicz
Coeficiente de restitución
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El método de elementos discretos (DEM) se aplica generalmente en el análisis del origen/evolución científica de los asteroides y el aterrizaje/muestreo del regolito. Para gestionar el contacto entre los gránulos no esféricos, se ha introducido el Modelo de Contacto Poligonal (PCM) en el método DEM. Este artículo aplica cuatro modelos diferentes de fuerza de contacto en el nuevo algoritmo DEM propuesto para analizar sus diferencias e implicaciones. Los cuatro modelos de fuerza de contacto incluyen un modelo lineal y tres modelos no lineales derivados de las ecuaciones completas de Mindlin-Deresiewicz. Al considerar los resultados macroscópicos y la eficiencia del cálculo, se analizan los casos de colisión simple y colisión múltiple comparando los cuatro modelos de contacto. Específicamente, el coeficiente de restitución, la velocidad angular, el ángulo de rebote y la energía cinética se utilizan como indicadores para la colisión simple. El caso de colisión múltiple se estudia bajo el efecto del nuez de Brasil con gránulos elipsoidales. Además, también se discute la viabilidad de suavización al disminuir el módulo de Young del material, analizando principalmente los resultados de salida y la eficiencia del cálculo.
Descripción
El método de elementos discretos (DEM) se aplica generalmente en el análisis del origen/evolución científica de los asteroides y el aterrizaje/muestreo del regolito. Para gestionar el contacto entre los gránulos no esféricos, se ha introducido el Modelo de Contacto Poligonal (PCM) en el método DEM. Este artículo aplica cuatro modelos diferentes de fuerza de contacto en el nuevo algoritmo DEM propuesto para analizar sus diferencias e implicaciones. Los cuatro modelos de fuerza de contacto incluyen un modelo lineal y tres modelos no lineales derivados de las ecuaciones completas de Mindlin-Deresiewicz. Al considerar los resultados macroscópicos y la eficiencia del cálculo, se analizan los casos de colisión simple y colisión múltiple comparando los cuatro modelos de contacto. Específicamente, el coeficiente de restitución, la velocidad angular, el ángulo de rebote y la energía cinética se utilizan como indicadores para la colisión simple. El caso de colisión múltiple se estudia bajo el efecto del nuez de Brasil con gránulos elipsoidales. Además, también se discute la viabilidad de suavización al disminuir el módulo de Young del material, analizando principalmente los resultados de salida y la eficiencia del cálculo.