基于细观力学的巴西圆盘动态破碎过程与破碎能耗分析

发布时间：2024-04-10 21:31

　　固体物质破碎既是巨大数量颗粒的多体动力学问题,又是物体破碎的固体力学问题,因此对于物料破碎过程的研究仍旧较为困难。目前阶段对物料破碎研究大多数以宏观破碎特性为主,而从细观角度上分析物料破碎的研究相对较少,因此从细观力学的角度出发研究物料的破碎特性,对物料破碎机理研究具有重大的科学意义。本研究基于离散单元法和细观力学主要进行了如下工作:从细观力学角度出发,给出颗粒系统内部强力链的判据准则、冲量以及能耗计算公式;采用计算机技术和实验结合的方法对颗粒细观参数进行确定,并构建钨矿石巴西圆盘颗粒模型,然后通过进行巴西圆盘的破碎实验,对圆盘的动态破碎过程、力链网络形态、力分布特性、能耗特性进行了研究。论文的主要研究成果:(1)基于离散单元理论和颗粒粘结理论构建巴西圆盘二维颗粒模型,对所构建的颗粒模型进行动态破碎实验,结果发现,裂纹滋生后沿与载荷方向呈30°夹角的路线进行传递、贯通;在整个力链网络中,强力链所占比例较少,其冲量和能耗随时间不断增加。(2)通过实验确定了一组颗粒模型的细观参数,并构建了一种钨矿石巴西圆盘三维颗粒模型,并进行破碎实验,证明了所构建的钨矿石巴西圆盘颗粒模型能较好的模拟真实矿...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 颗粒模型研究进展
        1.2.1 颗粒粘结模型研究
        1.2.2 颗粒模型在破碎上的应用
    1.3 颗粒材料细观力学特性发展
        1.3.1 力链分布特性研究
        1.3.2 力链结构的分类
    1.4 破碎率和配位数
    1.5 巴西圆盘压裂实验及接触方式
        1.5.1 巴西圆盘压裂实验
        1.5.2 接触方式
    1.6 主要研究内容
第二章 二维巴西圆盘颗粒动态破碎及能耗分析
    2.1 颗粒粘结力分析
    2.2 颗粒体内部粘结键的骨架结构研究
        2.2.1 静态条件下的骨架结构
        2.2.2 加载条件下的骨架结构
    2.3 颗粒系统内部力与能耗计算
        2.3.1 强弱力链的判据构建
        2.3.2 颗粒系统能量计算
    2.4 巴西圆盘二维模型构建及仿真参数设置
    2.5 巴西圆盘破碎结果分析
        2.5.1 动态破碎及强力链网络分析
        2.5.2 强力链冲量及能耗分析
    2.6 本章小结
第三章 钨矿石巴西圆盘颗粒模型构建及实验研究
    3.1 巴西圆盘应力解析及各参数影响分析
        3.1.1 巴西圆盘应力解析
        3.1.2 各参数影响分析
    3.2 矿石颗粒材料细观参数的设定
    3.3 巴西圆盘压裂实验及模型构建
        3.3.1 实验装置及试样选取
        3.3.2 矿石圆盘颗粒模型构建
    3.4 实验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 钨矿石巴西圆盘动态破碎过程及能耗分析
    4.1 动态裂纹扩展及力链形态演化
        4.1.1 钨矿石圆盘动态裂纹扩展
        4.1.2 力链网络形态演化
    4.2 力分布特性研究
        4.2.1 整体区域力分布特性分析
        4.2.2 局部区域力分布特性分析
    4.3 动态破碎能耗分析
    4.4 本章小结
第五章 基于细观力学的巴西圆盘破碎能耗影响分析
    5.1 尺寸效应对能耗的影响研究
        5.1.1 不同尺寸下的细观受力分析
        5.1.2 尺寸效应对能耗的影响分析
    5.2 接触方式对能耗的影响研究
        5.2.1 接触方式及宏观破坏分析
        5.2.2 接触方式对能耗影响分析
    5.3 配位数对能耗的影响研究
        5.3.1 不同配位数下细观受力分析
        5.3.2 配位数对能耗影响分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3950391