全方位行星式球磨机离散元仿真与试验对比研究

应用离散元仿真和实际研磨试验的方式,研究了全方位行星球磨机介质和物料的碰撞特性,验证了在离散元碰撞模型中同时引入球磨介质和被研磨物料的可行性。结果表明,随着行星盘的翻转,磨罐内研磨介质及物料的分布状态随行星盘的翻转发生周期性变化;球磨介质对于物料颗粒的研磨破碎作用大于冲击破碎作用;无量纲化处理后新增比表面积和总碰撞能损失的相关系数为0.99841,离散元仿真和实际研磨试验结果反映出的研磨效果随转速变化的趋势相近。     

RockyDem模拟断裂过程理论

RockyDem是一款在美国使用较为广泛的模拟离散物料群的筛分、破碎、转运等矿物处理过程的离散元软件。与EDEM、PFC等离散元软件相比,它有其独特优势——模拟颗粒的任意性及破碎过程真实性。RockyDem软件使用的断裂数学模型可以准确模拟断裂过程,并在实际工业运用中得到了验证。断裂过程满足质量守恒和体积守恒,可以大大提高仿真结果的准确性。主要介绍该软件的使用的断裂理论和一些重要参数的标定。通过研究该软件的断裂数学模型来开发一款适用于符合我国国情的离散元软件和基于JKMRC提出的矿石分类标准系统的建立我国各种矿石的特性参数数据库。     

圆筒内静态破碎剂轴向膨胀特性研究

采用试验与颗粒离散元模拟相结合的方法研究了圆筒内静态破碎剂的膨胀力学行为。通过筒径为150 mm圆筒试验研究了静态破碎剂水化膨胀过程中轴向应力输出特性,得到了全约束和预留一定自由膨胀空间2种条件下的轴向压应力与水化时间的关系曲线。根据离散元基本理论,模拟了不同预留自由膨胀空间条件下静态破碎剂水化膨胀过程,探讨了体积膨胀率对轴向应力输出的影响。结果表明：模拟结果与试验结果吻合得很好,采用颗粒离散元研究静态破碎剂的膨胀行为是可行的;随体积膨胀率增大,圆筒内静态破碎剂轴向输出应力降低。     

基于EDEM圆锥破碎机层压破碎模型仿真试验研究

根据层压破碎机理和分层理论对圆锥破碎机层压破碎进行研究,讨论分析了层压破碎的影响因素,并建立了层压破碎数学模型。以PYB900型圆锥破碎机的实际工作参数与结构参数为依据,利用离散元软件EDEM和三维设计软件Solid Works建立了破碎的物料颗粒黏结模型和圆锥破碎机层压破碎三维模型。对在不同料层厚度、圆锥破碎机旋摆转速和摆动行程下的散体物料层压破碎过程分别进行了模拟仿真试验;探究了3种不同影响因素对层压破碎效果的影响规律,并相应地作出了详细讨论与分析,为具体研究层压破碎机理和研制新型层压破碎设备提出了一种有效的数值模拟计算方法。     

离散元法在矿石破碎中的应用研究进展

离散元法（Discrete Element Method,DEM）是一种非连续介质力学数值计算方法,已被广泛应用于矿物加工破碎过程的研究,用于分析和求解离散系统中颗粒的运动规律、碰撞和破碎特性,为研究矿物的破碎机理、优化破碎设备的工作参数和机械结构提供了重要的理论研究手段。介绍了离散元法数值模拟技术中两种用于模拟矿物颗粒破碎的仿真模型：键合粒子模型（Bonded Particle Model,BPM）和颗粒替换模型（Particle Replacement Model,PRM）,并对两种模型的基本原理、模型缺陷、优化进展及应用进行了概述,综述了利用DEM研究圆锥破碎机、颚式破碎机、冲击式破碎机、反击式破碎机等各类破碎设备在不同矿物特性、设备结构以及工作参数影响下的破碎性能表现的研究进展,讨论了DEM在碎矿研究领域存在的优势及局限性,并提出了基于DEM研究矿物破碎问题的发展方向。     

颗粒材料中贯入试验的离散元分析

贯入试验已经在岩土工程中得到了广泛的应用,颗粒材料中的贯入过程也可以作为一种煤炭开采方法来进行研究。文章利用离散元数值工具,模拟了颗粒材料中的贯入试验,并从主应力场、速度场、转角场等微观角度对贯入机理进行了探讨。     

基于离散单元法的自移式破碎站铲斗卸料冲击分析

研究自移式破碎站在作业过程中物料从铲斗下落时对料斗和板式给料机的冲击,并准确计算其冲击力,根据离散元方法,采用离散元分析软件EDEM,通过建立与实际作业条件相似的物料-铲斗-受料斗-输送机的离散元模型,对物料下落及碰撞过程进行动态仿真,从而得到料斗的受力发布,为设计人员对料斗的结构设计提供理论指导。     

物料破碎模拟技术在矿山机械中的应用

利用颗粒填充技术将小粒径颗粒聚合成物料外形，通过在小颗粒之间形成的黏结键赋予颗粒团机械性能，表征实际物料。黏结物料模型在矿山设备中受到破坏性挤压力时，颗粒间的黏结键会断裂，从而模拟出实际物料的破碎过程。物料破碎模拟技术可以广泛应用于辊压机、破碎机等物料处理类设备上，对其优化设计提供有效帮助。     

基于EDEM的转运站落料管转运物料的离散元分析

说明了转运站落料管的作用及按传统设计的落料管在实际应用中所带来的一些问题,建立了组合型落料管的转运站三维几何模型;采用离散元数值模拟颗粒流的方法,分析了物料在落料管中的运动机理,建立了离散单元模型;使用EDEM平台模拟了物料在转运站中的运动,取得了物料脱离给料带和进入受料带时的速度,比较了同一结构落料管不同转载角时物料的运行情况,得到了转载角影响物料间的碰撞作用和物料的碰撞可降低物料流动速度的结论,对今后的设计及实际生产都有着一定的指导意义。     

离散元模拟技术在带式输送机中的应用

根据离散元法理论及带式输送机转弯处物料的状态,建立了带式输送机转弯段的离散元模型。模型中利用非线性Hertz Mindlin接触模型,块状颗粒采用4个基本球单元组合形式,模拟了不同带速时的料流运动,测试了4种带速下的输送带外侧、带中央所受的平均压力和最大压力;2组不同颗粒、4种不同滚动摩擦因数下的颗粒平均速度;匀加速旋转时的料流运动情况。结果表明,颗粒平均速度与计算的带速完全相符,而颗粒平均速度与颗粒单元、滚动摩擦因数无关;匀加速旋转模拟时,随着速度的增加物料逐步向外滚翻。     

振动筛筛分过程的数值模拟及其进展

振动筛是目前工程中最常用的筛分机械,筛分性能是振动筛在设计和应用中面临的重要问题,然而至今筛分理论却不能圆满解决这些问题。目前一种基于离散元的数值模拟方法被用以模拟和分析筛分问题,研究实践表明该方法是散体动力学分析的一种有效的工具。介绍了振动筛的研究背景和离散元法的基本理论,综述了离散元法的在筛分领域里的应用,讨论了目前筛分模拟的主要困难和未来发展中亟待解决的问题。     

Cone crusher modelling and simulation using DEM

Compressive crushing has been proven to be one of the most energy efficient principles for breaking rock particles (Schönert, 1979). In this paper the cone crusher, which utilizes this mechanism, is investigated using the discrete element method (DEM) and industrial scale experiments. The purpose of the work is to develop a virtual simulation environment that can be used to gain fundamental understanding regarding internal processes and operational responses. A virtual crushing platform can not only be used for understanding but also for development of new crushers and for optimisation purposes.Rock particles are modelled using the bonded particle model (BPM) and laboratory single particle breakage tests have been used for calibration. The industrial scale experiments have been conducted on a Svedala H6000 cone crusher operated as a secondary crushing stage. Two different close side settings have been included in the analysis and a high speed data acquisition system has been developed and used to sample control signals such as pressure and power draw in order to enable detailed comparison with simulation results. The crusher has been simulated as a quarter section with a batch of breakable feed particles large enough to achieve a short moment of steady state operation. Novel methods have been developed to estimate the product particle size distribution using cluster size image analysis. The results show a relatively good correspondence between simulated and experimental data, however further work would be need to identify and target the sources of observed variation and discrepancy between the experiments and simulations.     

煤矸冲击破碎速度的影响因素研究

为给煤和矸石的选择性破碎分选及破碎装置设计提供理论指导,采用离散元法对煤矸冲击破碎速度的影响因素进行研究。以材料的抗压测试为校核依据,建立了单颗粒煤矸冲击破碎离散元模型,并在自制的冲击实验台上开展单颗粒冲击破碎试验,验证离散元模型的正确性。利用建立的离散元模型研究了煤矸材料参数及圆柱形破碎杆半径对煤矸冲击破碎速度的影响规律,研究结果表明：煤矸冲击破碎速度随材料抗压强度的增加成线性增加,随弹性模量和密度的增加成幂函数形式减小;圆柱形破碎杆的半径越小,越有利于抗压强度有一定差异的煤和矸石的选择性破碎分选。     

低渗煤层液态CO2相变射孔破岩及裂隙扩展力学机理

液态CO2相变射孔致裂增透技术作为一种有效的低渗煤层强化抽采方法,已被广泛的应用研究。但由于该技术在破岩及裂隙扩展力学机理方面研究不足,在一定程度上影响该技术进一步发展及应用。基于热工学、弹性力学、断裂力学等理论基础,建立了液态CO2相变气体射流压力模型,理论分析了液态CO2相变射孔破岩力学机理、地应力条件下裂隙扩展力学机理。采用PFC2D离散元颗粒流分析软件,进行数值模拟研究,分析了不同地应力及射流压力条件下液态CO2相变射孔破岩及裂隙分布特征。在以上研究基础上,在川煤集团白皎煤矿进行现场试验,研究表明该技术可有效提高低渗煤层瓦斯抽采效率。     

Discrete element method simulation of bed comminution

This paper evaluates fragmentation behaviour, particle size distribution and liberation degree during bed comminution of particles. Three different cases of bed comminution are modelled through discrete element simulations. The role of stressing velocities on breakage, effects of crushing walls on fragmentation and influence of crushing gaps on liberation and particle size distribution are considered. The discrete element sample is modelled to represent the concrete specimens of B35 strength category.It has been observed that the particles around the stressing walls fail differently than the inner particles during bed comminution. The stressing velocity and the crushing walls have been found to affect the cracking mechanism of the particles. The liberation degree in bed comminution is less as compared to single particle crushing. The results presented in this paper can be used to model the liberation and recycling of valuable aggregates from cheaper matrixes.     

煤用破碎设备的现状与评价

总结了煤炭破碎的新技术要求,介绍了几类常用的煤炭破碎设备及近年来分级破碎技术在国内的推广应用情况,针对存在的问题,对分级破碎设备的选用提出了建议。     

石灰基静态破碎技术研究现状与发展趋势

静态破碎技术具有安全性好、效率高、成本低等优点，在岩土、矿山等领域得到了广泛应用。在文献调研的基础上，调研了2000年以来该领域的主要研究内容及研究方法等热点问题，梳理了静态破碎剂的配方、静态破碎技术机理、静态破碎致裂效果及影响因素、静态破碎应用等方面的研究成果。静态受控破裂及符合实际工程环境的实验模型，是今后的研究重点和发展趋势。     

对辊式破碎机岩石破碎特性研究

摘 要：针对岩石破碎过程的复杂性和传统BPM模型对其仿真的局限性的问题,提出一种通过EDEM-API二次开发所建立的改进的BPM模型（颗粒二次替换）,从而优化仿真效果的一种改进方法。将对辊破碎机模型分别导入Recurdyn与EDEM中,分别使用传统与改进的BPM模型对物料破碎过程进行仿真模拟。通过试验,分析在辊隙1mm、频率50HZ的条件下,入料粒度分别为8-10mm、10-12mm、12-14mm、14-16mm区间下各1kg矿石颗粒破碎后的粒级分布规律,利用MATLAB将仿真与试验所得碎后粒级进行统计。结果表明：辊缝和电机频率一定的条件下,不同粒度的物料破碎后粒级质量分布差异较小,优化后模型碎后质量分布仿真与实际结果误差度值E,相比优化前降低了3.391,辊子位移量分别为-0.08~0.06mm、-1.2~0.8mm之间,优化后模型仿真效果更好。     

基于离散元与光滑粒子流体力学耦合的高浓度尾砂浓密过程仿真

为实现对高浓度尾砂浓密过程的动态可视化观测和定量化表征,弥补常规物理相似模拟和数值模拟方法适用性较差的不足,提出了一种基于离散元（DEM）和光滑粒子流体动力学（SPH）耦合的高浓度尾砂 浓密仿真方法,并采用该方法对某矿全尾砂浓密工艺进行了模拟仿真。通过建立与工业机结构一致的全尺寸深锥浓密机模型,基于物理试验标定固液两相流体仿真参数,以浓密机底流浓度作为主要评价指标,将仿真 结果与现场生产情况进行对比,结果显示二者误差极小,验证了仿真模型的准确性和可靠性,为矿山充填浓密工艺研究与优化设计提供了一种新方法。     

基于CG VOF-DEM和CG Mixture-DEM模型的水力旋流器多相流数值模拟

针对水力旋流器进料固体颗粒的分离过程内部流场复杂,颗粒运动规律难以掌握的问题。本文基于颗粒动力学理论并引入粗颗粒(CG)概念,提出了两种数值模型来对水力旋流器中的多相流进行建模：一种是将多相流(VOF)模型与离散元法(DEM)结合起来的CG VOF-DEM模型;另一种是将混合(Mixture)模型和DEM模型结合起来的CG Mixture-DEM。模拟结果表明,CG VOF-DEM模型在定量上适用于稀疏流,且仅定性地适用于稠密流。另一方面,CG Mixture-DEM模型可以定量地适用于稀疏流和稠密流。研究表明,CG Mixture- DEM模型可以作为评价水力旋流器分离性能的有效工具。