震动盘上颗粒运动的数值模拟计算

　 　我们通常把研究震动盘对象的数学模型或描述模型转化为对应的计算机上可以执行的程序称为数值模拟，其实质是利用计算机进行试验。震动盘在输入系统的初始状态、计算参数和环境条件等数据后，可以在计算机上进行运算得出结果，并提供各种直观形式的输出，还可以根据结果的分析来改变有关参数和系统的部分结果，重新进行运算。由于物料在震动着的震动盘上的运动规律极为复杂，为了寻找震动盘工作参数和物料在震动盘上运动状态的关系，可以将物料在震动盘上的复杂运动，简化成一个颗粒在震动盘上的运动。这种单个颗粒在震动盘上运动的理论，至今仍在相当大的范围内应用。 以往开发的DEM计算程序大多数采用Fortran语言编写。Fortran语言是一种面向过程的语言，面向过程的程序模式是数据+算法，程序的流程是固定的，并且程序中的数据和对数据的操作是分开的。而现代化的编程方法则更多地采用面向对象的方法。面向对象的编程方法可以将问题逐步分解为若干小问题，每个小问题都可以是一个独立的具有清晰抽象界面的模块，这种基于数据抽象的模块又可以引人封装性、多态性和继承性等机制而产生新的模块，最后再使用动态链接库DLL技术或组件对象模型CUM组装这些模块以完成一定的功能。面向对象的思想使项目的开发过程由全部设计式活动过渡到集成性组装式的工作，程序的维护变得容易，同时功能模块(类、组件等)的可重用性大大减少了新程序的开发时问，提高了开发效率。 第一个程序用来模拟单个颗粒在直线震动盘上的运动。假定颗粒在脱离震动盘时只受到自身重力的作用，在同震动盘碰撞、接触时除了自身重力作用外，还受到同震动盘碰撞时产生的接触力的作用(接触力由接触模型计算得到)，此即颗粒所受到的外力。震动盘该程序具备基本的数据处理功能、文本和图形输出功能、数据保存功能和动画显示功能，同时在程序运行过程中还可以任意设置颗粒、震动盘的物理学参数和运动学参数以及各个计算参数，如颗粒的粒度、密度、初始状态以及震动盘的震幅、转速、计算时步、接触刚度、恢复系数、颗粒同震动盘的摩擦因数等。同其他常见的应用程序一样，该程序在使用过程中与用户进行的交互工作，如执行运算、设置参数、切换视图、控制动画速度等主要通过鼠标和键盘来进行。通过常用工具栏、菜单栏和快捷键为用户提供执行计算、演示动画等命令，借助于对话框进行数据交换、设置参数。同时系统也提供了有关参数必要的缺省值。