基于細(xì)觀力學(xué)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(xué)問題，又是物體破碎的固體力學(xué)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(xì)觀角度上分析物料破碎的研究相對較少，因此從細(xì)觀力學(xué)的角度出發(fā)研究物料的破碎特性，對物料破碎機(jī)理研究具有重大的科學(xué)意義。
　　本研究基于離散單元法和細(xì)觀力學(xué)主要進(jìn)行了如下工作：從細(xì)觀力學(xué)角度出發(fā)，給出顆粒系統(tǒng)內(nèi)部強(qiáng)力鏈的判據(jù)準(zhǔn)則、沖量以及能耗計(jì)算公式；采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法對顆粒細(xì)觀參數(shù)進(jìn)行確定，并構(gòu)建鎢礦石巴西圓盤顆粒模型，然后通過進(jìn)行巴西圓盤的破碎實(shí)驗(yàn)，對圓盤的動態(tài)破碎過程、力鏈網(wǎng)絡(luò)形態(tài)、力分布特性、能耗特性進(jìn)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(gòu)建巴西圓盤二維顆粒模型，對所構(gòu)建的顆粒模型進(jìn)行動態(tài)破碎實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行傳遞、貫通；在整個力鏈網(wǎng)絡(luò)中，強(qiáng)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(shí)驗(yàn)確定了一組顆粒模型的細(xì)觀參數(shù)，并構(gòu)建了一種鎢礦石巴西圓盤三維顆粒模型，并進(jìn)行破碎實(shí)驗(yàn)，證明了所構(gòu)建的鎢礦石巴西圓盤顆粒模型能較好的模擬真實(shí)礦石破碎的應(yīng)力特性，同時將圓盤壓裂實(shí)驗(yàn)中心部位首先起裂的現(xiàn)象進(jìn)行可視化。
　?。?）對構(gòu)建的鎢礦石巴西圓盤模型進(jìn)行動態(tài)破碎實(shí)驗(yàn)，對結(jié)果進(jìn)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(diǎn)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(yīng)力集中的區(qū)域，力分布函數(shù)呈現(xiàn)正態(tài)分布。
　　（4）從宏觀方面和細(xì)觀方面分析了尺寸效應(yīng)、接觸方式以及配位數(shù)對巴西圓盤破碎過程中強(qiáng)力鏈的能耗產(chǎn)生的影響，最后得出，強(qiáng)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(qiáng)力鏈上的能耗也越大；配位數(shù)越大，強(qiáng)力鏈的能耗也越大。
　　以上結(jié)果表明，本研究構(gòu)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(xì)觀力學(xué)在礦石破碎機(jī)