基于多尺度內(nèi)聚顆粒模型的振動擠壓破碎過程研究.pdf

1、物料顆粒的破碎廣泛應用于各大基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域，對顆粒材料破碎過程研究則有助于了解破碎的實質(zhì)。對于描述顆粒破碎過程，利用計算機技術(shù)構(gòu)建適合顆粒破碎過程的顆粒模型已成為破碎領(lǐng)域的熱點問題。
　　本研究采用試驗分析、理論分析和計算機模擬相結(jié)合的方法完成了以下工作：在建立脆性硬巖離散元顆粒模型的基礎(chǔ)上，對顆粒微觀參數(shù)進行了標定分析；在一般性顆粒破碎模型基礎(chǔ)上，提出了用于描述顆粒振動擠壓破碎過程的多尺度內(nèi)聚顆粒模型概念，并完成了多尺度結(jié)構(gòu)及內(nèi)聚

2、力多尺度的定義；根據(jù)所構(gòu)建的多尺度內(nèi)聚顆粒模型進行了單顆粒振動擠壓破碎過程分析，開展了顆粒群的破碎可視化研究。
　　論文的主要研究成果：
　　（1）在單軸壓縮標準試驗基礎(chǔ)上，構(gòu)建了礦石顆粒離散元模型，探討了模型各參數(shù)的離散元本質(zhì)，并借助“虛擬實驗”方法，借助對比仿真與試驗的應力-應變曲線以及試樣斷裂面的位置，對顆粒模型微觀參數(shù)進行了標定，獲取了一組可模擬脆性礦石斷裂特性的顆粒微觀粘結(jié)參數(shù)。
　?。?）從礦石顆粒在擠壓作

3、用下的破碎過程描述出發(fā)，通過定義單元體不同幾何尺度特性和單元體之間粘結(jié)鍵不同強度特性以及結(jié)合方法上建立了多尺度內(nèi)聚顆粒模型；并在EDEM中生成了標準圓柱體試樣物理特性的多尺度內(nèi)聚顆粒圓柱體模型，通過壓縮仿真驗證了所構(gòu)顆粒模型的合理性。
　?。?）通過建立板輥式振動擠壓破碎機模型，開展了多尺度內(nèi)聚顆粒模型單顆粒的振動擠壓破碎仿真，分析結(jié)果表明：在擠壓過程中，三級顆粒及二級顆粒內(nèi)部均出現(xiàn)初始裂紋并進行擴展，符合多尺度內(nèi)聚模型特點；咬入

4、速度對顆粒模型的破碎影響僅體現(xiàn)在作用時間上，即咬入速度越大，顆粒模型破碎越快，而模型斷裂狀態(tài)及斷裂形式均未受其影響；振動載荷下顆粒模型破碎過程依然符合多尺度內(nèi)聚特點，振動下模型裂紋擴展速度較純擠壓更快，破碎效果較純擠壓更好。
　?。?）建立了多尺度內(nèi)聚顆粒模型的顆粒群破碎模型，包含三類不同外形形狀的18種典型多尺度顆粒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了顆粒群振動擠壓破碎過程可視化；對比分析了純擠壓及振動擠壓對顆粒群破碎效果的影響情況，表明振動的施加有利