Simulace zhutnění - Compaction simulation

Simulace zhutnění je modelování z zrnitá hmota při stlačení do hustého stavu, kterého je dosaženo redukcí vzduchové mezery. Termín se také běžně používá k označení zhutnění pomocí a zhutňovací simulátor. Jedná se o vysoce výkonný programovatelný servo řízený lis pro simulaci výrobních lisů, obvykle ve farmaceutickém, katalyzátorovém, bateriovém a magnetickém průmyslu.

Do procesu zhutňování jsou zahrnuty tři fáze, a to plnění nebo balení, zhutnění a vysunutí. Pokud během procesu zhutňování dojde k přímému zvýšení plnicího tlaku, dojde u práškové sestavy ke třem fázím. Nejprve částice zaplňují mezery a navazují kontakty se sousedními částicemi. Tato fáze se nazývá fáze přeskupení. Po nastavení většiny kontaktů bylo zahájeno počáteční zhutnění. Pružná deformace a plastická deformace dojde a zatěžovací tlak prudce vzroste. Třetím stupněm je rozbití, kdy se částice rozpadají na fragmenty.

Metoda diskrétních prvků (DEM) je explicitní numerický model schopný sledovat pohyb a interakci jednotlivých modelovaných částic.[1] DEM rychle vylepšil naše chápání granulárního systému tím, že produkoval kvantitativní předpovědi, nikoli pouze kvalitativní popis, zvýšil náš pohled na částicové sestavy poskytnutím mikroskopických i makroskopických informací.[2][3] Ukázalo se, že DEM má velký potenciál ve vědeckých úlohách a průmyslových odvětvích,[4][5] včetně chemického a strojního inženýrství, potravinářského průmyslu, geovědy a zemědělství.

Translační a rotační pohyb každé částice lze vypočítat pomocí Newtonův druhý zákon pohybu. Zapojené síly jsou obvykle gravitační částice a mezičásticové kontaktní síly včetně normální a tangenciální síly. Jiné síly jsou van der Waalsova síla a kapilární síla pro systém jemných a mokrých částic.

Celý proces simulace zahrnuje zhutnění a rozbití, zahrnuje čtyři fáze: balení, zhutnění, relaxaci a drcení. Na začátku fáze balení byly náhodně generovány modelované částice ve čtvercovém prostoru a byly ponechány spadnout pod gravitací s malou počáteční rychlostí, aby se vytvořilo těsnění. Mezi částicemi a stěnami nejsou žádné přesahy. Pak je balicí lože stlačeno modelovanou rovinou při nízké rychlosti, většinou je nastaveno na 10d / s. Když kompaktní hustota dosáhne nastavené hodnoty, například 0,75, proces načítání se zastaví a rovina stoupá rychlostí 5d / s. Fáze zhutnění je ukončena, když horní rovina opustí nejvyšší částici. V nedávném výzkumu se používají periodické hranice během fáze balení a zhutňování, aby se vyloučil účinek stěny.

Reference

  1. ^ Cundall, P.A. a ODD Trasování, diskrétní numerický model pro granulární sestavy. Geotechnique, 1979. 29 (1): str. 47–65.
  2. ^ H. J. Herrmann, J.-P.H. a S. Luding., Fyzika suchých granulárních médií - NATO ASI Series E 350. 1998, Dordrecht: Kluwer Acad. Publ.
  3. ^ P. A. Vermeer, S.D., W. Ehlers, H. J. Herrmann, S. Luding a E. Ramm., Kontinuální a diskontinuální modelování soudržných třecích materiálů. 2001, Berlín: Springer.
  4. ^ Oda, M. a H. Kazama, Mikrostruktura smykových pásů a její vztah k mechanismům dilatance a porušení hustých zrnitých půd. Geotechnique, 1998. 48 (4): str. 465–481.
  5. ^ Thornton, C., Numerické simulace deviátorové smykové deformace granulárního média. Geotechnique, 2000. 50 (1): str. 43–53.