Rocky附加模块Bond Model应用

本文描述Rocky附加模块Bond Model的基本使用方法。

1 模块用途

Bond Model模块允许在相邻颗粒之间创建圆柱形颗粒键。该模块还允许指定这些键的法向强度极限与切向强度极限，当作用在键上的外部载荷超过这些极限值时造成颗粒键断裂，且断裂后的颗粒不再与其他颗粒成键。

2 应用示例

下图展示了利用Bond Model模拟在固体壁面上钻孔的过程：通过设置相邻颗粒成键以模拟混凝土，当旋转的钻头与壁面接触，作用在颗粒上的力超过颗粒键的强度极限时，造成颗粒键断裂，颗粒分离后形成孔洞。

使用此模块还可以与CFD耦合，模拟流体冲击作用下对固体的破碎效果，如水射流破岩。结合Rocky内置的颗粒破碎效果，照理说应该能够能够有比较好的效果。

 

3 功能细节

此模块通过在相邻颗粒之间使用颗粒键来工作。用户在Materials Interactions属性中启用bond model，当颗粒之间的距离小于在Rocky界面中设定的激活距离时形成颗粒键。

由bond Model产生的颗粒键对相邻颗粒施加弹性及粘性力和力矩，并以此作为对其相对运动引起的变形的反应。此外，bond Model还可以将颗粒与边界形成的颗粒键添加到模拟中。

4 限制与注意事项

次模块与Multiple Element部件(柔性部件)及粗粒度模型(Coarse Grain Modeling，CGM)不兼容。

该模块将模拟中的每个键都与粘着接触相关联，因此Rocky将该模块识别为粘着模型。即使此模块未启用粘着效应，所使用的迭代方法也将取代粘着模型，因此将覆盖在物理实体的Momentum选项卡中为参数Adhesive Force设置的值（图2）。

 

此外，使用Bond Model模块的模拟无法恢复或保存为重新启动。

5 模型选项

这个模块有一个可以设置的参数，如图3所示。

 

• Bond Activation Time：定义颗粒键激活发生的特定时间。此参数值必须为正值。

除了在模块本身中定义的参数外，还需要为每个Materials interactions设置其他参数。在在Materials Interactions面板中设置七个附加参数，如图4所示。

• Enable Bonds：激活此选项表示启用与选定材料相关联的颗粒键。
• Dampling Ratio：定义键的阻尼比
• Distance Factor：定义计算键激活距离的参数
• Normal Stiffness Per Area：定义单位面积的法向刚度，以计算线弹性力的法向分量，该力施加在每个键对中的颗粒上
• Normal Stress Limit：定义了颗粒键的拉伸应力极限
• Tangential Stiffness Per Area：定义单位面积的切向刚度，以计算线弹性力的切向分量，该切向分量施加在每个键对中的颗粒上
• Tangential Stress Limit：定义颗粒键的剪切应力极限

6 模型设置

1. 激活模块。（从Data面板中选择Modules，然后从Data Editors面板中确保激活复选框Bond Model）

1. 选中Bond Model节点，设置Bond Activation Time

1. 选中模型树节点Materials Interactions，指定材料与材料相互作用时，激活选项Endable Bonds并设置相应参数

1. 按实际工况设置其他模型及参数
2. 在进行模拟之前，确保对将分配给希望在项目中具有键的颗粒的每种材料执行以下操作：在 Data 面板的 Materials Interactions 下，选择分配给具有键的颗粒的材质，然后在Data Editors 面板执行以下操作：
• 在 Materials Interactions 选项卡中，启用 Enable Bonds 选项
• 在 Materials Interactions 选项卡中，输入所需的bond模型参数
3. 其他参数照常设置

（未完待续）