Discrete element modeling of shear cell experiments with cohesive wooden spheres (Open access)
Klidi Qyteti*, Salvatore la Manna, Enric Illana, Diego Barletta, Massimo Poletto, Viktor Scherer
Keywords: Discrete Element Method (DEM); Cohesion; Wooden particles; Shear cell; Powder flowability
DOI: 10.1016/j.partic.2025.10.006
本文聚焦于强粘聚力作用下毫米至厘米级粗颗粒的粘聚行为，探索离散元方法（DEM）在预测粘性粗颗粒流动与剪切特性中的应用。作者通过在自研DEM模型中嵌入粘聚力模型，并根据Luding模型，巧妙区分颗粒接触的加载、卸载、粘附、分离四个阶段，仅需微调接触刚度即可复现实验扭矩变化，且计算开销增量可忽略不计。
作者以6 mm木质颗粒为对象，通过在颗粒表面涂覆油脂，模拟工业中常见的强粘附颗粒体系，结合室温Schulze环形剪切实验，对颗粒在不同载荷下的剪切响应进行了系统分析，并对模型进行了验证。结果表明，油脂涂层使颗粒粘聚力提升超700%，扭矩响应更平稳；而无粘性体系则因力链频繁断裂而波动剧烈。同时，DEM模拟与实验结果的吻合度高达96%以上，模拟结果稳定复现粘性体系扭矩更高、波动更小、稳定更快的特征。
本工作不仅为DEM模拟复杂粘性颗粒体系提供了新的高效方案，也为高炉炼铁、粉体输运等工业场景中的颗粒流动预测和设备优化提供了重要参考。
相关研究成果发表于PARTICUOLOGY（Volume 107），欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
编辑、排版：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Qyteti, K., la Manna, S., Illana, E., Barletta, D., Poletto, M., & Scherer, V. (2025). Discrete element modeling of shear cell experiments with cohesive wooden spheres. Particuology, 107, 300-312. https://doi.org/10.1016/j.partic.2025.10.006