石灰石颗粒离散元模型构建及主动冲击破碎特性研究

摘要

立轴冲击破碎机作为岩石破碎制砂设备的关键组成部分，是保证石料生产线产品质量的重要因素。研究物料颗粒的破碎过程以及影响破碎效果的因素，对优化破碎机转子结构与生产参数，提高破碎机的生产品质具有重要的意义。
　　论文采用理论分析、实验和离散元模拟仿真对比分析相结合的方式对物料在破碎机中的冲击破碎特性进行研究；经实验与仿真获取用于石灰石颗粒离散元内聚模型构建所需的物料物性参数以及接触参数；利用离散元软件构造了一种具有内部微结构面和裂纹的内聚颗粒球模型，验证了该颗粒模型的合理性，通过实验与离散元仿真相结合的方法研究石灰石物料的破碎特性。
　　主要研究成果有以下几方面：
　　（1）设计实验方法获取物料颗粒的物理力学参数，采用单轴压缩实验获得岩石剪切模量；取制砂机石灰石原料进行下落试验获得碰撞恢复系数；设计装置进行滑板试验和堆积角实验获得物料与自身以及钢板的静摩擦系数；最终进行两种堆积角拟合与实验对比确定石灰石离散元模型物性参数与接触参数。
　　（2）基于离散单元法及岩石动态破碎的基本机理，根据生产试验中的破碎效果构建具有微结构面和内部初始裂纹的石灰石内聚颗粒。以气动原理设计并制造发射岩石颗粒的实验装置，建立与冲击破碎过程一致的仿真实验模型，模拟单颗粒物料主动冲击破碎的整个动态过程，进行冲击过程与不同工况下破碎效果的实验与仿真对比，对颗粒内聚模型的正确性进行验证。
　　（3）利用单颗粒冲击破碎实验装置，针对不同颗粒粒径，撞击速度，撞击角度进行试验，同时利用已经构建的离散元颗粒模型进行单颗粒冲击破碎仿真实验，并与真实实验进行对比分析各因素对破碎比，粒度分布，成砂率等破碎效果的影响。
　　本论文的工作有助于主动冲击破碎理论以及立轴破碎机结构生产参数的进一步探究，具有较好的理论研究意义和实际应用价值。

目录

声明

第1章 引言

1.1 课题背景及研究意义

1.2 立轴冲击破概况

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的研究内容

第2章 石灰石物料物理力学特性的获取

2.1 离散单元法的基本原理和力学模型

2.2 EDEM软件的基本功能及组成

2.3 Hert-Mindlin(no slip) 无滑动接触模型与理论

2.4 石灰石物料物理特性的测定

2.5 岩石物料接触参数的测定

2.6 滚动摩擦系数获取与接触参数验证

2.7 本章小结

第3章 石灰石颗粒离散元模型构建及参数标定

3.1 Hertz-Mindlin with Bonding颗粒黏结模型

3.2 构建具有微结构面和初始裂纹的石灰石离散元模型

3.3 具有微结构面和初始裂纹的石灰石离散元模型参数标定

3.4 本章小结

第4章 石灰石及其内聚颗粒模型破碎特性研究

4.1 单颗粒冲击破碎实验及仿真方法

4.2 破碎特性提取与评价指标

4.3 不同速度冲击破碎仿真及实验结果分析

4.4 不同粒径冲击破碎仿真及实验结果分析

4.5 不同撞击角冲击破碎仿真及实验结果分析

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果