矿石破碎颗粒黏结模型黏结键特征及表征

目的针对矿石颗粒黏结模型与实际矿石破碎特性存在差异造成的仿真不准确问题,重点对不同粒级矿石颗粒黏结模型中的黏结键特征进行研究。方法依据矿石强度尺寸效应理论,设计铜矿石颗粒黏结模型中基础颗粒间的黏结键参数,应用离散元方法对30,40,60 mm三种粒级铜矿石矿样进行落重试验和破碎仿真。本文给出黏结键等效临界变形的概念,讨论了矿石落重试验t10和冲击能量的关系,探讨黏结键参数变化规律。结果结果表明,三种粒级铜矿石颗粒黏结模型破碎仿真与落重试验粒级质量分数的平均误差分别为1.75%,1.66%,1.84%,试验和仿真得到的破碎粒度质量分数具有很好的一致性;法向和切向等效临界变形可以表征黏结键强度,单位冲击能量下落重试验的tn10可以表征矿石强度。结论利用黏结键等效临界变形和tn10的对应关系确定黏结键参数,提高了矿石颗粒黏结模型的建模效率和仿真精度。

考虑接触半径的离散元BPM模型参数标定

离散元BPM模型广泛应用于岩石等脆性材料的模拟仿真,在应用BPM模型前需要用大量的仿真实验进行参数标定工作,存在标定过程复杂随机性大的问题,研究不同参数对BPM模型的影响很有必要。对此采用单因素控制变量法讨论接触半径以及临界切、法向应力对整个标定过程的影响,对比分析不同临界切、法向应力下接触半径过小的局限性,并模拟接触半径为1.1R~2.0R下模型的破坏特征,讨论不同接触半径下模型的应力分布状况以及黏结键断裂因素。结果认为接触半径是影响模型应力分布的关键因素之一,选取合适的接触半径可更好的表征煤岩特性。基于EDEM软件与BPM模型理论,提出参数标定的经验方法,选取真实煤岩的实验室数据,通过虚拟的单轴压缩实验,对上述方法进行验证。结果显示当接触半径、法向刚度、切向刚度、临界法向应力、临界切向应力分别取:1.5 R、3.16×10^(8)、1.26×10^(8)、2.8×10^(6)、4×10^(6)时与实验值拟合良好,并在仿真过程发现选取合适的接触半径,可较好的表现出材料性能。该方法为离散元参数标定工作提供新的思考。

滚筒凹板筛式花生脱壳结构仿真试验研究

为改善花生脱壳机的脱净率,利用SolidWorks软件建立脱壳装置三维模型,在EDEM中构建滚筒凹板筛式花生脱壳机脱壳装置的破碎仿真模型,为探究滚筒凹板筛花生脱壳机的工作性能,以高油花生新品种宇花14号为试验样本,通过颗粒替换建立花生荚果仿真模型,采用单因素试验法对花生脱壳结构性能进行仿真分析,分别探究滚筒转速、滚筒凹板筛间隙、喂入量对花生脱壳性能的影响。试验结果表明:在保证其他因素一定的条件下,滚筒转速越大,黏结键破碎数目越多,滚筒转速为290r/min时,黏结键破碎数最高,为21756;凹板筛间隙越大,黏结键破碎数目越少,凹板筛间隙为19mm时,黏结键破碎数目最高,为21047;随着喂入量的增加,黏结键破碎率先增加后减小。研究可为滚筒凹板筛式花生脱壳机械的设计与优化提供理论依据。

基于离散单元法的钢丝绞缆三维建模及力学行为分析

针对复杂的螺旋钢丝绞缆结构力学响应问题,建立了考虑局部接触变形的1×7结构三维绞缆离散元模型。首先,通过球体间黏结模型和连续体离散化方法将单根连续的钢丝离散为多个互相接触的球体;然后,通过螺旋线方程和旋转矩阵,构建了钢丝绞缆1×7结构的三维离散元数值模型,并与经典实验结果进行了对比验证;最后,通过构建的1×7结构的钢丝绞缆离散元模型分析了不同螺旋角对钢丝绞缆力学行为的影响。结果表明,螺旋角的增大会增加钢丝绞缆的等效杨氏模量和外层钢丝的轴向变形,降低外层钢丝和中心钢丝间的接触力。

基于DEM的预磨机性能试验研究与分析

本文介绍了一种新型预磨机的结构与工作原理,为了分析磨机的性能,对预磨机几个主要工作参数(转速、填充率、球配)的影响与选择范围进行了分析。通过离散单元法来确定预磨机上述各工作参数对破碎效果的单因素影响,并提出可运用黏结键断裂数作为衡量破碎效果的指标之一;通过对各主要工作参数进行正交试验,得到预磨机在平均粒径下最佳工作参数组合是上层线速度为9 m/s、下层线速度为10 m/s、填充率为30%、球配为0.7,与仿真结果基本一致。

基于EDEM的新型立式磨样机仿真分析与试验研究

设计了一种粉碎中煤的两段式新型立式磨样机,能有效降低中煤过粉碎率,提高精煤产率。为了更好的了解磨样机的性能,以其为研究对象,运用离散元软件EDEM,对该新型磨样机的工作过程进行模拟仿真。以中煤颗粒的黏结键断裂数作为衡量物料的破碎效果,得出不同的粗碎转速对黏结键的影响,据此选取一个最佳的粗碎转速,并试制试验样机。在试验样机上,利用粗碎转速条件试验对仿真结果的准确性进行验证。经分析,得出当粗碎频率为50Hz时,破碎机的破碎效果最佳。

新疆某工程粗粒料颗粒破碎大型三轴试验数值模拟

以新疆某工程为研究背景,依据该工程的相关资料,应用三维颗粒流数值仿真技术对筑坝材料在一定围压下的破碎情况进行模拟。将数值模拟结果与室内实验结果进行比对分析,发现模拟实验与室内实验结果数据基本一致,说明应用三维颗粒流仿真技术可以很好的再现粗粒料的破碎特性。结果表明:在荷载加载初期,轴向应变较小时颗粒破碎量较小,加载后期剪切带形成后,破碎颗粒增多,且由剪切带处逐渐向两极扩展;破碎率与围压呈线性关系,随着围压的增加,颗粒破碎率有所提高;分析在加载过程中,簇颗粒内异性黏结键变化得知颗粒破碎以剪切破坏为主。

物料破碎模拟技术在矿山机械中的应用

利用颗粒填充技术将小粒径颗粒聚合成物料外形,通过在小颗粒之间形成的黏结键赋予颗粒团机械性能,表征实际物料。黏结物料模型在矿山设备中受到破坏性挤压力时,颗粒间的黏结键会断裂,从而模拟出实际物料的破碎过程。物料破碎模拟技术可以广泛应用于辊压机、破碎机等物料处理类设备上,对其优化设计提供有效帮助。

基于EDEM的立磨机工作参数仿真与试验研究

运用颗粒黏结建模思想构建矿石模型,以黏结键断裂现象描述矿石破碎,并应用于立磨机破碎仿真中。通过对立磨机结构参数及工作原理的分析,得出影响立磨机破碎效果的因素,并对这些参数的取值范围进行分析;同时针对上述参数设计单因素仿真试验与正交试验,对粉磨后的平均粒径进行筛分,分析结果得出立磨机在最佳破碎效果下的参数组合,验证了单因素仿真试验的准确性。

基于Flat-Joint接触模型的软化本构开发及其参数影响分析

为研究黏结键软化效应在岩石破坏离散元模拟过程中的影响,将黏结裂缝模型的软化关系引入到Flat-Joint本构模型中,使颗粒间发生黏结破坏时考虑软化效应,并通过C++语言生成供颗粒流程序(PFD2D)调用的离散元本构子程序(DLL)。模拟岩石单轴压缩过程,根据其应力–应变曲线、软化黏结键数量和断裂黏结键数量变化曲线将破坏过程划分为以下5个阶段:线性上升段、非线性上升段、非线性下降段、脆性下降段和残余应力段,且黏结键软化主要发生在非线性段;并采用水平直线软化曲线详细分析软化强度和软化应变对单轴压缩峰值强度、非线性区宽度、软化黏结键数量和泊松比等宏观参数的影响;最后对复合破坏准则下黏结键的断裂能进行初步分析,完善分析岩石类材料破坏问题的颗粒离散元方法。

基于Flat-Joint接触模型的黏弹性动态本构开发及其参数影响分析

基于离散元方法将黏弹性本构关系引入到Flat-Joint模型中,推导出黏弹性的力–位移更新公式以及率相关黏结键断裂准则,使颗粒间接触力响应和黏结强度表现出率相关性,并通过C++语言生成供颗粒流程序(PFC2D)调用的自定义本构子程序(DLL)。模拟不同应变率条件下的岩石类材料动态压缩过程,得到应力–应变曲线、断裂黏结键数量变化曲线和黏结键断裂时刻分布与应变率之间的关系,分析应变率提高对裂纹生成和分布的影响;同时分析各黏弹性参数对应力–应变曲线和泊松比等宏观参数以及试件变形和破坏特性的影响,可知E1越大,主剪切裂纹越粗壮,E2越小,剪切裂纹和弥散裂纹数量分布越多,而h2参数对主剪切裂纹影响很小,但从主剪切裂纹延伸出的次级裂纹随h2减小而增多。