Komprimeringssimulering - Compaction simulation
Komprimeringssimulering är modellering av granulärt material när det komprimeras till ett tätt tillstånd som uppnås genom minskning av luftrummet. Termen används också vanligtvis för att betyda komprimering med hjälp av en komprimeringssimulator . Detta är en högpresterande programmerbar servokontrollerad press för simulering av produktionspressar, vanligtvis inom läkemedels-, katalysator-, batteri- och magnetindustrin.
Tre steg ingår i komprimeringsprocessen som fyllning eller packning, packning och utmatning. Under packningsprocessen, om lasttrycket ökar rakt, kommer pulveraggregatet att uppleva tre steg. Först och främst fyller partiklar tomrummen och skapar kontakter med de intilliggande partiklarna. Detta skede kallas omarrangemangssteg. När de flesta kontakter har konfigurerats startade den första komprimeringen. Elastisk deformation och plastisk deformation sker och lasttrycket ökar kraftigt. Det tredje steget är brott där partiklarna bryts i fragment.
Diskret elementmetod (DEM) är en uttrycklig numerisk modell som kan spåra rörelse och interaktion mellan enskilda modellerade partiklar. DEM har snabbt förbättrat vår förståelse av granulära system genom att producera kvantitativa förutsägelser snarare än bara kvalitativ beskrivning, ökat vår insikt i partikelaggregat genom att tillhandahålla både mikroskopisk och makroskopisk information. DEM har visat sig ha stor potential inom vetenskapliga uppgifter och industrier, inklusive kemisk och mekanisk teknik, livsmedelsindustri, geovetenskap och jordbruk.
Translations- och rotationsrörelsen för varje partikel kan beräknas genom Newtons andra rörelselag . De involverade krafterna är normalt partikelgravitation och interpartikelkontaktkrafter inklusive normal och tangentiell kraft. Andra krafter är van der Waals kraft och kapillär kraft för fina respektive våta partikelsystem.
Hela simuleringsprocessen inkluderar packning och brott, innefattar fyra steg: packning, packning, avslappning och krossning. I början av packningssteget genererades modellerade partiklar slumpmässigt i ett kvadratiskt utrymme och fick falla under tyngdkraften med en liten initialhastighet för att bilda en packning. Det finns inga överlappningar mellan partiklarna och väggarna. Sedan komprimeras packbädden av ett modellerat plan med låg hastighet, för det mesta är det inställt på 10d/s. När den kompakta densiteten når det inställda värdet, till exempel 0,75, stoppar laddningsprocessen och planet går upp med hastigheten 5d/s. Komprimeringssteget avslutas när det övre planet lämnar den högsta partikeln. I den nyligen genomförda forskningen används periodiska gränser under packnings- och komprimeringsstegen för att utesluta väggens effekt.