Моделирование уплотнения - Compaction simulation

Моделирование уплотнения это моделирование из гранулированное вещество при сжатии до плотного состояния, что достигается за счет уменьшения воздушных пустот. Этот термин также обычно используется для обозначения уплотнения с использованием имитатор уплотнения. Это высокопроизводительный программируемый пресс с сервоуправлением для моделирования производственных прессов, обычно в фармацевтической, каталитической, аккумуляторной и магнитной промышленности.

В процесс уплотнения входят три стадии: наполнение или упаковка, уплотнение и выброс. Если во время процесса уплотнения давление нагрузки увеличивается прямо, порошковая сборка проходит три стадии. Прежде всего, частицы заполняют пустоты и устанавливают контакты с соседними частицами. Этот этап называется этапом перестановки. После установки большинства контактов началось первоначальное уплотнение. Упругая деформация и Пластическая деформация происходит и давление нагрузки резко возрастает. Третий этап - это разрушение, когда частицы разбиваются на фрагменты.

Метод дискретных элементов (DEM) - это явная численная модель, способная отслеживать движение и взаимодействие отдельных смоделированных частиц.^[1] DEM быстро улучшила наше понимание гранулированной системы, давая количественные прогнозы, а не только качественное описание, улучшила наше понимание сборки частиц, предоставив как микроскопическую, так и макроскопическую информацию.^[2][3] Доказано, что DEM имеет большой потенциал в научных задачах и отраслях,^[4][5] в том числе химическое и машиностроение, пищевая промышленность, геонауки и сельское хозяйство.

Поступательное и вращательное движение каждой частицы можно рассчитать следующим образом: Второй закон движения Ньютона. Действующие силы обычно представляют собой гравитацию частиц и силы контакта между частицами, включая нормальную и тангенциальную силу. Другие силы сила Ван дер Ваальса и капиллярная сила для системы мелких и влажных частиц соответственно.

Весь процесс моделирования включает в себя уплотнение и разрушение, включает четыре стадии: упаковка, уплотнение, расслабление и дробление. В начале стадии упаковки моделируемые частицы генерировались случайным образом в квадратном пространстве и позволяли падать под действием силы тяжести с небольшой начальной скоростью, чтобы сформировать упаковку. Между частицами и стенками нет перекрытий. Затем слой насадки сжимается смоделированной плоскостью с низкой скоростью, в большинстве случаев она установлена ​​на 10d / s. Когда плотность компакта достигает заданного значения, например 0,75, процесс загрузки останавливается и самолет поднимается со скоростью 5 д / с. Этап уплотнения заканчивается, когда верхняя плоскость покидает самую высокую частицу. В недавних исследованиях периодические границы используются на этапах упаковки и уплотнения, чтобы исключить влияние стены.

Рекомендации

1. Кундалл, П.А. и О.Д.Л. Страк, Дискретная численная модель для зернистых сборок. Геотехника, 1979. 29 (1): с. 47–65.
2. Х. Дж. Херрманн, Ж.-П.Х. и С. Лудинг, Физика сухих гранулированных сред - НАТО ASI Series E 350. 1998, Dordrecht: Kluwer Acad. Publ.
3. П. А. Вермеер, С. Д., У. Элерс, Х. Дж. Херрманн, С. Лудинг, Э. Рамм. Непрерывное и прерывное моделирование связанных фрикционных материалов. 2001, Берлин: Springer.
4. Ода, М. и Х. Казама, Микроструктура полос сдвига и ее связь с механизмами дилатансии и разрушения плотных зернистых грунтов. Geotechnique, 1998. 48 (4): p. 465–481.
5. Торнтон, К., Численное моделирование девиаторной сдвиговой деформации сыпучих сред. Геотехника, 2000. 50 (1): с. 43–53.