입자 크기가 크고 파쇄 과정이 짧기 때문에미네랄 사이저, 주요 파괴 메커니즘은 인장 및 전단 파괴이므로 설계 중에 하중 크기 및 분포를 결정하기가 어렵습니다. 본 논문에서는 광물 선별기 롤 치형 강도를 분석하기 위해 이산 요소(DEM)와 유한 요소(FEM)를 기반으로 한 새로운 강도 분석 방법을 제안합니다. 분산 하중을 적용함으로써 롤 치형 강도 계산의 신뢰성과 정확성이 향상됩니다. 분산 하중은 개별 요소 소프트웨어 EDEM으로 계산되었습니다. 본 논문에서는 재료 강도의 크기 효과를 고려하여 각각 다른 크기의 재료에 대해 일축 압축 시험과 브라질 디스크 시험을 수행하였다. 재료의 압축 강도와 인장 강도가 보정되었고, 개별 요소 시뮬레이션의 결합 매개변수가 최종적으로 결정되었습니다. 이산요소 시뮬레이션 결과를 분석하여 롤 치형에 가해지는 힘이 최대일 때의 롤 치형에 가해지는 분포하중을 선택하고 ANSYS 환경에서 해당 시간에 해당 작업 위치의 롤 치형의 FEM 모델에 로딩하여 강도해석을 수행합니다. 결과는 최대 하중 시간에서 롤러 치형 하중이 주로 치형 뒤쪽에 분포하고, 치근 앞쪽에 응력 집중이 있음을 보여줍니다.
최근에는 입자 모델, 접촉 모델 및 기타 수학적 모델이 개발됨에 따라 이산 요소 방법이 광물 선별기에 광범위하고 깊이 사용되었습니다. Legendreet al. i저는 EDEM 소프트웨어를 사용하여 조 크러셔의 단일 입자 분쇄를 시뮬레이션하고 에너지 소비 최적화 결과를 검증했습니다. Clearyet al. "21"은 재료 모델링 전 낙하 중량 테스트를 기반으로 한 이산 요소 대체 모델 계산 알고리즘을 제안하고 이산 요소 시뮬레이션 기술을 사용하여 재료 특성 및 환경 매개변수가 콘 크러셔의 작동 성능에 미치는 영향을 연구했습니다. 느슨하거나 부서지기 쉬운 재료와 다른 연속체 사이의 상호 작용을 분석하기 위해 이산 요소법(DEM)과 유한 요소법(FEM)이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 예를 들어 분쇄기, 스크린 기계 및 기타 장비의 성능 분석에서는 재료의 기계적 및 운동학적 특성과 재료가 장비에 미치는 영향을 연구합니다. 이에 이산요소 소프트웨어 EDEM은 유한요소 소프트웨어 ANSYS Workbench와 함께 이산요소와 유한요소 간의 단방향 결합을 구현할 수 있는 결합 채널을 개발했습니다. 장비의 변형이 크지 않고 재료의 기계적, 운동학적 특성에 영향을 미칠 정도가 아닌 상황에 적합합니다.
롤러 치형 강도는 치형 설계 및 최적화를 위한 중요한 기초입니다. 롤러 치형의 강도를 분석하는 전통적인 방법은 재료의 최대 파쇄강도를 롤러 치형의 끝부분과 뒷면에 하중을 가하는 압축 응력 값으로 취합니다. 본 논문에서는 DEM FEM을 사용하여 미네랄 사이저 롤 톱니의 강도를 분석했습니다. 특정 광물 선별기의 실제 생산 조건에 따라 DEM-FEM 모델이 확립되었습니다. EDEM에서는 광물 선별기의 파쇄 과정을 시뮬레이션하고 롤 톱니의 하중 정보를 추출했습니다. ANSYS Workbench에서 롤 치형의 유한요소 모델을 구축하고, EDEM-ANSYS Workbench 연동 채널을 이용하여 롤 치형의 하중 정보를 롤 치형에 로딩하여 롤 치형의 강도해석을 완료하였다.
본 논문에서는 그림 1(a)와 같이 롤 톱니와 파손된 재료 사이의 상호 작용에 따라 재료 이산 요소 모델과 롤 톱니의 유한 요소 모델을 설정합니다. 광물 선별기에는 스크리닝 기능이 있습니다. 큰 입자 크기의 재료는 등급에 따라 파손됩니다. 톱니롤 사이의 틈을 직접 통과할 수 있는 작은 입자 크기의 재료는 파손되지 않습니다. 따라서 본 논문에서는 큰 입자 크기의 물질에 대해서는 육면체 결합 모델을 설정하고 작은 입자 크기의 물질에 대해서는 단일 입자 모델을 설정합니다. 그림 1(b)는 재료의 입자 결합 모델과 롤 톱니의 FEM 모델을 보여줍니다. 여기서 롤 톱니는 반시계 방향으로 회전합니다.
입자 결합 모델에서는 접촉 반경이 겹치는 개별 요소가 결합되고, 결합 요소 사이에는 결합력과 토크가 있습니다. 결합력과 모멘트는 변위에 의해 결정됩니다. 도. 2는 입자 i와 j의 결합도를 나타내며, 여기서 변위는 주로 속도와 시간의 관계로 표현된다. 여기서, Fn과 F는 각각 수직력과 접선력입니다. Tm과 T는 각각 법선 모멘트와 접선 모멘트입니다. A는 A=π 뒤의 접촉 면적입니다. J는 관성 모멘트, J=0.5π, m은 결합 반경입니다. S. 및 S는 각각 법선 강성과 접선 강성입니다. 시간 단계입니다. 그리고 4는 각각 법선 속도와 접선 속도입니다. 는 각각 법선 각속도와 접선 각속도입니다. 입자간 법선응력과 접선응력이 설정값보다 커지면 개별 요소들의 결합관계가 손상된다[, 식 (2)와 같이 : x