基于細觀力學的巴西圓盤動態(tài)破碎過程與破碎能耗分析.pdf

1、固體物質(zhì)破碎既是巨大數(shù)量顆粒的多體動力學問題，又是物體破碎的固體力學問題，因此對于物料破碎過程的研究仍舊較為困難。目前階段對物料破碎研究大多數(shù)以宏觀破碎特性為主，而從細觀角度上分析物料破碎的研究相對較少，因此從細觀力學的角度出發(fā)研究物料的破碎特性，對物料破碎機理研究具有重大的科學意義。
　　本研究基于離散單元法和細觀力學主要進行了如下工作：從細觀力學角度出發(fā)，給出顆粒系統(tǒng)內(nèi)部強力鏈的判據(jù)準則、沖量以及能耗計算公式；采用計算機技術和

2、實驗結(jié)合的方法對顆粒細觀參數(shù)進行確定，并構建鎢礦石巴西圓盤顆粒模型，然后通過進行巴西圓盤的破碎實驗，對圓盤的動態(tài)破碎過程、力鏈網(wǎng)絡形態(tài)、力分布特性、能耗特性進行了研究。
　　論文的主要研究成果：
　?。?）基于離散單元理論和顆粒粘結(jié)理論構建巴西圓盤二維顆粒模型，對所構建的顆粒模型進行動態(tài)破碎實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，裂紋滋生后沿與載荷方向呈30°夾角的路線進行傳遞、貫通；在整個力鏈網(wǎng)絡中，強力鏈所占比例較少，其沖量和能耗隨時間不斷增加

3、。
　?。?）通過實驗確定了一組顆粒模型的細觀參數(shù)，并構建了一種鎢礦石巴西圓盤三維顆粒模型，并進行破碎實驗，證明了所構建的鎢礦石巴西圓盤顆粒模型能較好的模擬真實礦石破碎的應力特性，同時將圓盤壓裂實驗中心部位首先起裂的現(xiàn)象進行可視化。
　?。?）對構建的鎢礦石巴西圓盤模型進行動態(tài)破碎實驗，對結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，裂紋開始在接觸部位滋生、聚集，隨后向中心區(qū)域延伸、貫通；力鏈以接觸位置為起點向內(nèi)部傳遞且越靠近接觸部位，柱狀分支越明顯；

4、力分布函數(shù)呈指數(shù)衰減形式，而在應力集中的區(qū)域，力分布函數(shù)呈現(xiàn)正態(tài)分布。
　?。?）從宏觀方面和細觀方面分析了尺寸效應、接觸方式以及配位數(shù)對巴西圓盤破碎過程中強力鏈的能耗產(chǎn)生的影響，最后得出，強力鏈上的能耗隨著高徑比的變大而增加；圓盤與外部施載體接觸面積越大，內(nèi)部強力鏈上的能耗也越大；配位數(shù)越大，強力鏈的能耗也越大。
　　以上結(jié)果表明，本研究構建的顆粒模型對于分析動態(tài)破碎過程及其能耗分析具有較好的可行性，為細觀力學在礦石破碎機