粒子サイズが大きく、粉砕プロセスが短いため、ミネラルサイザー、主な破壊メカニズムは引張破壊とせん断破壊であるため、設計中に荷重のサイズと分布を決定することは困難です。この論文では,鉱物サイザーロール歯の強度を解析するために,離散要素(DEM)と有限要素(FEM)に基づく新しい強度解析法を提案した。分散荷重を適用することにより、ロール歯の強度計算の信頼性と精度が向上します。分散荷重は離散要素ソフトウェアEDEMにより計算されました。本論文では、材料強度の寸法効果を考慮して、異なる寸法の材料に対して一軸圧縮試験とブラジリアンディスク試験をそれぞれ実施した。材料の圧縮強度と引張強度が校正され、個別要素シミュレーションにおける結合パラメータが最終的に決定されました。離散要素シミュレーション結果を分析することにより、ロール歯にかかる力が最大となるときのロール歯にかかる分布荷重が選択され、ANSYS 環境の対応する時間、対応する作業位置のロール歯の FEM モデルにロードされ、強度解析が行われます。結果は、最大負荷時間においてローラ歯の荷重は主に歯の裏側に分布し、歯元の前面に応力集中があることを示しています。
近年、粒子モデルや接触モデルなどの数理モデルの発展により、離散要素法は鉱物選別機に広く深く使われるようになりました。ルジャンドルら。 iEDEMソフトウェアを使用してジョークラッシャーの単粒子破砕をシミュレーションし、エネルギー消費の最適化結果を検証しました。クリアリーら。 「21」では、材料モデリング前の落下錘試験に基づく離散要素置換モデル計算アルゴリズムを提案し、離散要素シミュレーション技術を使用して、材料特性と環境パラメータがコーンクラッシャーの動作性能に及ぼす影響を研究しました。離散要素法 (DEM) と有限要素法 (FEM) は、緩い材料または脆性材料と他の連続体との間の相互作用を解析するために使用されることが増えています。たとえば、粉砕機、スクリーン機、その他の装置の性能解析では、材料の機械的および運動学的特性、および材料が装置に及ぼす影響が研究されます。この点に関して、離散要素ソフトウェア EDEM は、離散要素と有限要素の間の一方向結合を実現できる有限要素ソフトウェア ANSYS Workbench との結合チャネルを開発しました。装置の変形が大きくなく、材料の機械的・運動学的特性に影響を与えるほどではない場合に適しています。
ローラーの歯の強度は、歯形の設計と最適化の重要な基礎です。ローラー歯の強度を解析する従来の方法では、材料の最大圧壊強度をローラー歯の先端と背面に負荷する圧縮応力値として採用します。この論文では、DEM FEM を使用して鉱物サイザーのロール歯の強度を分析します。特定の鉱物選別機の実際の生産条件に従って、DEM-FEM モデルが確立されました。 EDEMでは、鉱物選別機の破砕プロセスをシミュレーションし、ロール歯の荷重情報を抽出しました。 ANSYS Workbench でロール歯の有限要素モデルが確立され、EDEM-ANSYS Workbench カップリング チャネルを使用してロール歯の荷重情報がロール歯にロードされ、ロール歯の強度解析が完了しました。
この論文では、図 1(a) に示すように、ロール歯と破壊された材料の間の相互作用に従って、材料の離散要素モデルとロール歯の有限要素モデルを確立します。鉱物選別機にはスクリーニング機能があります。大きな粒径の材料は分級によって砕かれます。歯ロール間の隙間を直接通過できる小さな粒子サイズの材料は破壊されません。したがって、本論文では、大粒径材料については六面体結合モデルを確立し、小粒径材料については単粒子モデルを確立する。図 1(b) は、材料の粒子結合モデルとロール歯の FEM モデルを示しています。ロール歯は反時計回りに回転します。
粒子結合モデルでは、重複する接触半径を持つ個別の要素が結合し、結合要素間に結合力とトルクが存在します。結合力とモーメントは変位によって決まります。図. 2は粒子iとjの結合図を示しており、変位は主に速度と時間の関係で表されます。ここで、Fn と F はそれぞれ法線力と接線力です。 Tm と T はそれぞれ法線モーメントと接線モーメントです。 A は、A=π の後の接触面積です。 J は慣性モーメント、J=0.5π、m は結合半径です。 S. と S はそれぞれ法線方向の剛性と接線方向の剛性です。時間ステップです。そして 4 はそれぞれ法線速度と接線速度です。と はそれぞれ法線角速度と接線角速度です。粒子間の法線応力と接線応力が設定値より大きい場合、式 (2) に示すように、個別要素の結合関係が損傷します。