旋振筛筛分过程的DEM仿真研究

论文摘要

筛分作业作为工业部门的重要生产环节,在分级、脱水等工艺过程中方面起着主要作用。随着振动筛的广泛应用,对该类设备的计算机辅助设计与分析越来越受到人们的重视。本文针对工作状态更为复杂的旋振筛,将离散元理论用于物料运动进行分析,并利用EDEM仿真软件对旋振筛的筛分过程进行了计算机仿真,目的是分析旋振筛的物料运动规律从而确定影响筛分效率的主要因素,为合理配置旋振筛的筛分工艺参数并提高筛分效率提供理论依据。在分析过程中,本文将筛分效率作为评价筛分效果的指标,将在旋振筛的筛分过程中对筛分效率的影响最大的偏心块夹角、料层厚度以及振动频率这三个筛分工艺参数作为对筛分过程的影响因素来进行分析。在仿真过程中,利用离散元法及Hertz理论建立了颗粒与颗粒、颗粒与筛机的边界接触模型、利用CAD软件建立旋振筛实验台的计算机模型。经过对基于EDEM的数值仿真试验的数据整理分析,对于筛面上颗粒的运动状态有了更深入了解,进而利用BP神经网络技术进行训练,建立筛分工艺参数与筛分效率的函数关系,使得以提高筛分效率为目标对筛分工艺参数的优化成为可能。最后,为了验证理论分析的正确性改装建设了旋振筛实验台并设计了旋振筛的实际实验方案,通过实验计算出筛分效率,将实际实验的筛分效率与EDEM仿真得到的筛分效率及BP神经网络优化的结果进行对比,验证了利用EDEM对旋振筛分进行数值仿真所得结果的准确性,并证明了用BP神经网络建立并训练的筛分效率与筛分工艺参数间的网络模型的可行性,进而证明了利用BP网络对筛分工艺参数进行优化的结果的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 筛分作业的研究背景
• 1.2 筛分作业的研究意义
• 1.3 国内外筛分技术的发展
• 1.4 旋振筛的研究内容及方法
• 1.4.1 筛分过程的研究方法
• 1.4.2 论文研究内容
• 第2章 颗粒离散元法及其筛分应用
• 2.1 颗粒离散元法的发展
• 2.2 颗粒离散元法在筛分领域的应用
• 2.2.1 颗粒离散元法的基本原理
• 2.2.2 碰撞理论基础
• 2.2.3 恢复系数同碰撞过程中的能量损失及接触力的关系
• 2.2.4 离散元法接触模型
• 第3章 旋振筛动力学分析及EDEM仿真
• 3.1 旋振筛的结构及工作原理
• 3.1.1 旋振筛力学模型的建立及动力学分析
• 3.1.2 旋振筛的运动分析
• 3.1.3 振动系统固有频率的计算
• 3.2 EDEM仿真软件简介
• 3.3 振动系统建模
• 3.3.1 旋振筛建模
• 3.3.2 振动实验台建模
• 3.3.3 颗粒建模
• 3.4 旋振筛EDEM仿真实验设计
• 3.4.1 各项基本参数的设定
• 3.4.2 颗粒的EDEM设定
• 3.4.3 旋振筛运动的EDEM设定
• 3.4.4 颗粒工厂的建立
• 3.4.5 仿真设置
• 第4章 筛分效率及仿真数据分析
• 4.1 筛分效率的计算
• 4.2 颗粒在筛面上的运动分析
• 4.3 不同形状颗粒对筛分效果影响的EDEM仿真
• 4.4 筛面上物料运动速度的EDEM分析
• 4.4.1 物料透筛速度的EDEM分析
• 4.4.2 物料输送速度的EDEM分析
• 4.4.3 物料的局部速度分析
• 4.5 旋振筛物料分层现象的EDEM分析
• 4.6 旋振筛“盲粒”堵孔现象的EDEM分析
• 4.6.1 旋振筛堵孔现象的EDEM仿真
• 4.6.2 摩擦因数对堵孔现象的影响
• 4.6.3 偏心块夹角对堵孔行为的影响
• 4.6.4 振动频率对堵孔现象的影响
• 第5章 筛分工艺参数的优化
• 5.1 BP神经网络
• 5.2 BP神经网络的设计及训练
• 5.2.1 BP网络训练原理
• 5.2.2 BP网络的结构设计
• 5.2.3 BP网络的创建
• 5.2.4 BP网络的训练与仿真
• 5.2.5 仿真参数的优化
• 5.2.6 优化结果分析
• 第6章 旋振筛实验设计及研究
• 6.1 旋振筛实验系统的设计
• 6.2 实验设计及研究
• 6.2.1 实验目的
• 6.2.2 实验仪器及设备说明
• 6.2.3 实验原理及步骤
• 6.2.4 EDEM仿真数据的实验验证
• 6.2.5 BP神经网络优化结果的实验验证
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢