Завдяки великому розміру частинок і короткому процесу дробленнярозміри мінералів, а основним механізмом руйнування є руйнування при розтягуванні та зсуві, важко визначити розмір і розподіл навантаження під час проектування. У цій статті пропонується новий метод аналізу міцності, заснований на дискретному (DEM) і кінцевому елементі (FEM) для аналізу міцності зубів валків мінеральних розмірів. За рахунок застосування розподілених навантажень підвищується достовірність і точність розрахунку міцності зубів валків. Розподілене навантаження розраховувалося програмним забезпеченням дискретних елементів EDEM. У цій статті, враховуючи вплив розміру на міцність матеріалу, випробування на одноосьовий стиск і випробування на бразильський диск проводилися на матеріалах різного розміру відповідно. Було відкалібровано міцність матеріалів на стиск і розтяг, а також остаточно визначено параметри з’єднання при моделюванні дискретних елементів. Аналізуючи результати моделювання дискретних елементів, розподілене навантаження на зуби валків, коли зусилля на зубах валків є максимальним, вибирається та завантажується в FEM-модель зубів валків у відповідному робочому положенні у відповідний час у середовищі ANSYS для аналізу міцності. Результати показують, що навантаження на зуб ролика в основному розподіляється на задній частині зуба під час максимального часу навантаження, а концентрація напруги спостерігається на передній частині кореня зуба.
В останні роки, з розвитком моделі частинок, контактної моделі та інших математичних моделей, метод дискретних елементів широко і глибоко використовується в мінеральних розмірах. Legendre та ін. Я використав програмне забезпечення EDEM для моделювання подрібнення окремих частинок у щоковій дробарці та перевірив результати оптимізації споживання енергії. Клірі та ін. «21» запропонував алгоритм розрахунку моделі заміни дискретного елемента, заснований на тесті на падіння ваги перед моделюванням матеріалу, і використав технологію моделювання дискретного елемента для вивчення впливу характеристик матеріалу та параметрів навколишнього середовища на робочу продуктивність конусної дробарки. Метод дискретних елементів (DEM) і метод скінченних елементів (FEM) все частіше використовуються для аналізу взаємодії між сипучими або крихкими матеріалами та іншим континуумом. Наприклад, під час аналізу продуктивності дробарки, сита та іншого обладнання вивчаються механічні та кінемічні властивості матеріалів і вплив матеріалів на обладнання. У зв’язку з цим програмне забезпечення дискретних елементів EDEM розробило канал зв’язку з програмним забезпеченням кінцевих елементів ANSYS Workbench, яке може реалізувати односпрямований зв’язок між дискретним елементом і кінцевим елементом. Це підходить для ситуації, коли деформація обладнання не є великою, і її недостатньо для впливу на механічні та кінематичні характеристики матеріалу.
Міцність зуба ролика є важливою основою для дизайну та оптимізації профілю зуба. Традиційний метод аналізу міцності зубів роликів бере максимальну міцність матеріалу на розчавлення як величину напруги стиснення для навантаження на кінчик і задню частину зубів ролика. У цій статті DEM FEM використовується для аналізу міцності зубців валків мінеральних розмірів. Відповідно до фактичних умов виробництва певних розмірів мінералів, була створена модель DEM-FEM. В EDEM було змодельовано процес дроблення мінеральних сортувальних машин і отримано інформацію про навантаження зубів валків. Скінченноелементна модель зуба ролика була створена в ANSYS Workbench, і інформація про навантаження зуба ролика була завантажена на зуб ролика за допомогою каналу з’єднання EDEM-ANSYS Workbench, і було завершено аналіз міцності зуба ролика.
У цьому документі модель дискретних елементів матеріалу та модель кінцевих елементів зубів валків створено відповідно до взаємодії між зубами валків і зламаним матеріалом, як показано на малюнку 1(a). розміри мінералів мають функцію просіювання. Матеріали з великим розміром часток будуть розбиті шляхом сортування. Матеріали з невеликим розміром частинок, які можуть проходити безпосередньо через щілину між зубцями валків, не будуть зламані. Таким чином, у цьому документі встановлено гексаедричну модель зв’язування для матеріалів з великим розміром частинок, а одночастинкову модель – для матеріалів з малим розміром частинок. На малюнку 1(b) показано модель зв’язування частинок матеріалу та модель FEM зубів валків, де зубці валків обертаються проти годинникової стрілки.
У моделі зв’язування частинок дискретні елементи з контактними радіусами, що перекриваються, з’єднуються, а між зв’язуючими елементами існують сили зв’язку та крутні моменти. Сила зв'язку і момент визначаються переміщенням. ФІГУРА. 2 показує діаграму зв’язку частинок i та j, на якій зміщення в основному представлено співвідношенням між швидкістю та часом. Де Fn і F — нормальна сила і тангенціальна сила відповідно; Tm і T — нормальний і дотичний моменти відповідно; A – площа контакту після A=π; J – момент інерції, J=0.5π, m – радіус з’єднання; S. І S - нормальна і тангенціальна жорсткість відповідно; Є часовий крок; І 4 - нормальна і тангенціальна швидкість відповідно; А – нормальна і тангенціальна кутові швидкості відповідно. Коли нормальні та дотичні напруги між частинками перевищують встановлені значення, зв’язок дискретних елементів порушується [як показано в рівнянні (2): x