[发明专利]柴油机颗粒捕集器中随机填充碳化硅颗粒的模量计算方法

说明书

本发明公开了一种柴油机颗粒捕集器中随机填充碳化硅颗粒的模量计算方法，包含如下步骤：首先通过两个碳化硅颗粒之间的法向压缩受力分析和切向受力分析得到颗粒之间的接触参数，然后对于颗粒捕集器中随机填充的碳化硅颗粒，基于颗粒在颗粒捕集器容器中随机均匀分布和颗粒接触参数得到联系填充颗粒整体平均应力和平均应变的矩阵表达式，由此矩阵表达式计算填充碳化硅颗粒整体的弹性杨氏模量和剪切模量。本发明在不预知碳化硅颗粒具体排列信息时，可以快速预估随机填充在颗粒捕集器中的碳化硅微球的整体模量。

技术领域

本发明属于汽车工程领域，尤其涉及柴油机颗粒捕集器中随机填充碳化硅颗粒的模量计算方法。

背景技术

柴油车尾气颗粒净化的颗粒捕集器中，已开发由碳化硅颗粒捕集器(SiC-DPF)，也有文献制备空心多孔结构的碳化硅微球，且将此微球填入容器中用来过滤柴油车尾气中的颗粒，且基于碳化硅导电从而通电将这些尾气颗粒燃烧掉，从而净化尾气中的颗粒。但这些碳化硅微球为随机填充，缺乏一种快速预估随机填充在颗粒捕集器中的碳化硅微球的整体模量的方法，这样不利于颗粒捕集器的快速受力分析。

发明内容

本发明为了克服难以快速预估随机填充在颗粒捕集器中的碳化硅微球的整体模量，为了有助于颗粒捕集器的快速受力分析，本发明提供了一种柴油机颗粒捕集器中随机填充碳化硅颗粒的模量计算方法。

本发明的技术方案：一种柴油机颗粒捕集器中随机填充碳化硅颗粒的模量计算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立碳化硅颗粒接触点局部坐标系，通过两个碳化硅颗粒之间的法向压缩受力分析和切向受力分析得到颗粒之间的接触参数；

步骤2：对于颗粒捕集器中随机填充的碳化硅颗粒，基于颗粒在颗粒捕集器容器中随机均匀分布和颗粒接触参数得到联系填充颗粒整体平均应力和平均应变的矩阵表达式；

步骤3：基于矩阵表达式计算填充碳化硅颗粒整体的弹性杨氏模量和剪切模量。

优选地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：设两个接触的颗粒分别为颗粒A和B，两个颗粒的球心在坐标轴x_i上的坐标分别为和坐标轴x₁和x₂为水平向，坐标轴x₃为竖向，接触点的法线为法线的长度为L，法线的单位向量为这里n_i表示法线与坐标轴x_i夹角的余弦，然后在接触点上选两个相互垂直的单位向量和有和这里s_i和t_i分别为和对坐标轴x_i夹角的余弦；由单位向量和建立局部坐标系；

步骤1.2：在局部坐标系和的方向上，设接触力的分量分别为Δf_n,Δf_s和△f_t，接触点位移的分量分别为△δ_n,△δ_s和△δ_t，k_n和k_s分别为法向接触刚度和切向接触刚度，有如下关系：△f_n＝k_n△δ_n，△f＝k_s△δ_s,△f_t＝k_s△δ_t；