發(fā)布時間：2017-09-04 13:26

  本文關鍵詞：基于多尺度內(nèi)聚顆粒模型的振動擠壓破碎過程研究

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【摘要】：物料顆粒的破碎廣泛應用于各大基礎工業(yè)領域,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,利用計算機技術構建適合顆粒破碎過程的顆粒模型已成為破碎領域的熱點問題。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,并完成了多尺度結構及內(nèi)聚力多尺度的定義;根據(jù)所構建的多尺度內(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上,構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參數(shù)。(2)從礦石顆粒在擠壓作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鍵不同強度特性以及結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顆粒模型的合理性。(3)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。(4)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構,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于顆粒群的破碎;同時還發(fā)現(xiàn),在振動加載條件下多尺度內(nèi)聚顆粒模型顆粒群的破碎率隨壓縮距離呈先緩慢增加后快速增加趨勢;從力鏈角度描述了顆粒群的振動擠壓破碎過程,進一步驗證了該破碎特點。通過以上表明,本論文的研究將顆粒在振動擠壓加載形式下的破碎過程模型化,為建造新型破碎機提供了有效的途徑,具有較好的實際應用價值。
【關鍵詞】：離散元 多尺度顆粒模型 擠壓振動 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD921.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 顆粒模型發(fā)展研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 內(nèi)聚力模型(CZM)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 顆粒粘結模型(BPM)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 顆粒多尺度模型研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 礦石力學試驗及基于DEM的礦石參數(shù)標定16-32
• 2.1 礦石基本力學性質(zhì)測定16-18
• 2.1.1 單軸壓縮試驗方案建立16-17
• 2.1.2 實驗結果分析17-18
• 2.2 顆粒離散單元模型理論分析18-25
• 2.2.1 顆粒接觸模型理論分析18-21
• 2.2.2 顆粒粘結模型理論分析21-25
• 2.3 脆性硬巖單軸壓縮數(shù)值模擬25-31
• 2.3.1 顆粒填充體生成步驟25-27
• 2.3.2 單軸壓縮數(shù)值模擬27-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第三章 多尺度內(nèi)聚顆粒模型構建方法研究32-44
• 3.1 多尺度內(nèi)聚顆粒模型基本定義32-33
• 3.2 顆粒模型幾何結構的多尺度定義33-38
• 3.2.1 初始結構的選取33-34
• 3.2.2 多尺度結構構成分析34-38
• 3.3 內(nèi)聚力多尺度定義38-40
• 3.3.1 基于多尺度結構的內(nèi)聚力定義38-40
• 3.4 多尺度內(nèi)聚顆粒模型數(shù)值模擬40-43
• 3.4.1 多尺度內(nèi)聚顆粒模型在EDEM中實現(xiàn)40-41
• 3.4.2 多尺度內(nèi)聚顆粒模型壓縮數(shù)值模擬41-43
• 3.5 本章小結43-44
• 第四章 多尺度內(nèi)聚模型單顆粒振動擠壓破碎仿真分析44-64
• 4.1 振動擠壓機構創(chuàng)建及運動分析44-47
• 4.1.1 板輥式破碎機三維簡化模型的創(chuàng)建44
• 4.1.2 板輥式破碎機工作過程及原理分析44-47
• 4.2 多尺度內(nèi)聚顆粒模型單顆粒擠壓破碎分析47-63
• 4.2.1 顆粒模型的創(chuàng)建及破碎機運動設置47-49
• 4.2.2 顆粒模型純擠壓破碎過程分析49-59
• 4.2.3 振動參數(shù)對破碎過程的影響分析59-63
• 4.3 本章小結63-64
• 第五章 多尺度內(nèi)聚模型顆粒群振動擠壓破碎可視化研究64-73
• 5.1 顆粒群模型的選取64
• 5.2 顆粒群破碎模型的建立64-65
• 5.2.1 顆粒群模型的生成64-65
• 5.2.2 仿真參數(shù)及實驗方案設定65
• 5.3 仿真結果分析65-72
• 5.3.1 顆粒群破碎過程分析65-69
• 5.3.2 振動參數(shù)對顆粒群破碎效果的影響分析69-70
• 5.3.3 顆粒群振動擠壓過程力鏈演變分析70-72
• 5.4 本章小結72-73
• 第六章 結論與展望73-75
• 6.1 結論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 攻讀學位期間的研究成果79-80

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本文編號：791796