基于離散元法的多尺度內(nèi)聚顆粒模型構(gòu)建及沖擊破碎能耗分析.pdf

1、在眾多機(jī)械破碎方式中，沖擊破碎能較好的實(shí)現(xiàn)選擇性破碎，因而被廣泛應(yīng)用于礦山設(shè)備中。由于沖擊破碎過程是一個(gè)短暫而復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)破碎過程，其破碎機(jī)理仍不清楚；目前常采用的有限元法只能預(yù)測(cè)礦石最易破碎區(qū)域，難以模擬礦石破碎過程；離散元法常被用于模擬物料在磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)特征以及靜態(tài)擠壓破碎過程，而采用離散元法構(gòu)建離散顆粒模型，研究沖擊破碎過程機(jī)理等方面缺乏全面科學(xué)的分析。因此，采用離散元法與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，通過構(gòu)建合理礦石顆粒模型，研究顆粒沖擊破碎

2、機(jī)理具有重要科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　論文采用實(shí)驗(yàn)分析和離散元模擬相結(jié)合的方法完成了以下工作：通過雙擺錘沖擊破碎實(shí)驗(yàn)，對(duì)礦石破碎后粒度分布及破碎能耗與破碎效果間關(guān)系進(jìn)行了分析；基于離散元分析法，構(gòu)建了能夠用于模擬礦石沖擊破碎的多尺度內(nèi)聚顆粒模型，利用EDEM與 ADAMS耦合仿真對(duì)模型進(jìn)行雙擺錘沖擊破碎模擬，并通過仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了多尺度內(nèi)聚顆粒模型的合理性。
　　論文的主要研究成果：
　　(1)通過沖擊破碎實(shí)驗(yàn)發(fā)

3、現(xiàn)，礦石碎后粒度分布整體上具有單峰偏正態(tài)分布特性，沖擊破碎能越大，粒度分布正態(tài)特性也越好；利用高斯擬合建立了礦石破碎后粒度分布函數(shù)；根據(jù)破碎能耗及其破碎粒度分布情況，采用插值函數(shù)建立了破碎能耗與破碎粒度分布間關(guān)系，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了插值函數(shù)預(yù)測(cè)破碎效果的可行性。
　　(2)利用E D E M平臺(tái)開發(fā)了顆粒工廠插件和黏結(jié)顆粒模型插件，結(jié)合礦石力學(xué)特性、幾何特征及碎后粒度分布等，建立了多尺度內(nèi)聚顆粒模型；通過EDEM與 ADAMS耦合，

4、實(shí)現(xiàn)了雙擺錘沖擊破碎過程的模擬，并對(duì)比沖擊破碎實(shí)驗(yàn)與仿真的粒度分布結(jié)果，對(duì)黏結(jié)顆粒模型參數(shù)(法向剛度、切向剛度、法向臨界應(yīng)力、切向臨界應(yīng)力等)進(jìn)行了校核。
　　(3)通過沖擊破碎模擬發(fā)現(xiàn)，多尺度內(nèi)聚顆粒模型在沖擊破碎過程中具有較明顯的彈性變形階段、塑性變形以及斷裂破碎階段；隨著沖擊破碎能的增加，黏結(jié)鍵數(shù)目在單位時(shí)間內(nèi)斷裂越迅速，擺錘破碎力也越大；通過分析仿真破碎后粒度分布、沖擊破碎能耗與平均粒度關(guān)系曲線發(fā)現(xiàn)，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有