基于EDM离散理论的物料破碎仿真研究开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

物料破碎是指物料在外力的作用下,其几何形状由大变小的过程。随着我国经济的迅速发展,各种金属、非金属、化工矿物、水泥及建材等的社会需求日益扩大,需破碎的物料也迅速增加,因此对物料破碎理论的探究在国民经济发展中占有重要地位。

物料破碎理论从提出到现在,已经有 100 多年的历史。有限元法 ( FEM) 被创立后,由于其解的唯一性和良好的精度,经过短暂的发展即被广泛的应用于实际工程。而颗粒离散元法的基本原理相对简单,由离散的细观颗粒随机组成的集体来表示连续的或非连续的材料,用简单的颗粒间的接触关系、相互作用关系来体现整体的材料性质,从而完成对物料破碎规律的研究。第一个基于离散元素法的多用途软件 EDEM 软件于2005年问世,利用其颗粒工厂技术,使我们能更加准确的研究颗粒行为,从而产生对颗粒新的认识,这个软件以它方便的建模、比较快速的计算,方便的后处理赢得了用户的青睐,它的应用除了在岩石力学领域,还有航天、制药、冶金工业、能源工程领域、工程机械领域、土木工程、化学工程、矿物工程等领域都有应用。

离散单元法软件 EDEM 的另一个突出优点是:它可以与其他数值计算软件进行耦合计算,这些软件包括 FEA 有限元软件、CAE 软件、CFD 流体力学软件、动力学软件等,从而大大扩大了它的使用范围,解决了很多工程问题,使得离散单元法越来越受到人们的重视。实线证明,离散元DEM可以有效的模拟仿真颗粒系统的力学行为。

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2. 国内外研究现状分析

物料发生破碎,这是一个复杂的物理变化过程,物料在被破碎的过程中不断与外界进行着物质和能量的交换。在自然界中破碎的本质是建立物料破碎过程中能量消耗的关系。远在几千年前,我们的祖先就已经开始进行破碎作业,但直到第一次工业革命以后,才将破碎作业提升到理论的高度,作为一门新的学科来研究。

1.有限元理论的研究现状:

有限元方法的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。有限元法的基本思想是先化整为零、再积零为整,也就是把一个连续体分割成有限个单元;即把一个结构看成由若干通过节点相连的单元组成的整体,先进行单元分析,然后再把这些单元组合起来代表原来的结构进行整体分析。

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3. 研究的基本内容与计划

内容:

本课题研究物料破碎的机理,通过实验验证了仿真模型的正确性。利用建立好的EDEM仿真模型,研究物料破碎过程和规律,探究在不同的运动方式和运动速度对物料破碎效率的影响,完成对物料破碎的仿真研究。

(1)建立物料破碎的模型;

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4. 研究创新点

1.采用离散元法研究物料破碎机理及规律;

2.运用EDEM软件建立仿真模型;

3.实验与仿真的结合,探究破碎模型的正确性。

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