试论PFC3D在平煤器结构优化的应用.pdf

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1、第2期(总第99期)山西广播电视大学学报No．22015年6月JournalofShanxiradio&TVUniversJun．2015摘要：目前市场上所使用的平煤装置不能满足高速运煤列车的装车质量要求，需要对平煤装置进行结构优化。PFC3D离散元软件能够实现对各种刮板形状进行建模，并追踪煤颗粒在外力作用下的运动规律，得到预期的平煤效果。关键词：平煤装置；PFC3D；离散元；结构优化中图分类号：TH227文献标识码：A文章编号：1008-8350(2015)021__03由于PRO／E或Solidworks等常规建模软件无法兼容(一)厢体和煤颗粒的建立到能够仿真颗粒流运动的软件中，而能够实

2、现对流体或者使用PFC3D软件对煤颗粒在刮板作用下进行运动仿颗粒流运动仿真的软件例如Flunt，却不能实现对具体结真，前提是有一个稳定且具有一定刚度的模拟厢体环境，通构的建模，PFC3D软件作为离散单元法(DEM)⋯的一种过使用软件提供的WALL，即“墙”命令能够实现对厢体结能够实现建模和颗粒流的运动仿真，并且在平煤器结构异构的建模，其命令格式为wallid=iface(X，y，z)(X，y，z)型面优化得到预期的仿真结果。近几年发展起来的离散元(X，y，Z)(X，y，Z)，这是一种使用坐标形式实现对简单结方法(DEM)是一种用来解决离散颗粒群运动动力学的构的建模。PFC3D软件中的BALL

3、和GENERATE两个命研究方法，而PFC3D的研究对象主要是圆球形或者圆盘令都可以用来生成煤的颗粒，其中BALL是用来生成单个形的颗粒结构，对于颗粒与颗粒之间的接触力可以进行模颗粒的命令，而对于大量颗粒的生成大多采用GENERATE拟并能对颗粒介质在外力作用下的运动规律进行追踪记命令。当煤颗粒生成落在厢体中后，往往由于厢体刚度和录，因此可以用PFC3D软件进行平煤器结构的优化设煤颗粒的法向刚度的设置不合理，会导致颗粒流在下落的计。过程中而破“墙”而出，所以须对厢体和颗粒的刚度值进行一、平煤装置的PFC3D建模合理的设置，这样才会有一个理想的模拟环境，PFC3D软对于平煤装置的建模主要包括厢

4、体模型、煤颗粒的模件颗粒流下落到厢体的结构模型，如图1所示。型及各种形状刮板模型的建立，常规的建模软件对于建立上述几项结构的模型通过命令操作就可完成，而平煤装置的PFC3D建模主要是建立在编程的基础之上，即数字模拟建模方式。而对相关结构刚度的设置亦通过在编程过程直接赋予模型上的。收稿日期：2015—o3一l5作者简介：苏永红(1985一)，女，河北邯郸人，山西广播电视大图1颗粒堆积在厢体情况学。硕士研究生。(二)刮板的建模·41·山西广播电视大学学报2015年第2期由于装车形式的影响，经皮带输送到火车车厢的煤呈足之处是需要结合MATLAB软件对组成刮板的颗粒的位现中间凸起，而车厢两侧则少煤，

5、所以需要使用平煤装置进置坐标进行繁琐的数学计算。行平煤。目前市场使用的的平煤器刮板多为结构单一的长以图2对称抛物线型刮板为例，首先确定刮板的数学方形刮板，平煤效果不是很明显，后期还需要人工进行平函数为X=-0．03125y+0．5y，根据厢体的尺寸，可以近似煤，无形之中增加了工人劳动强度，为此需要对平煤器刮板确定出组成刮板的第一颗颗粒模型的坐标，而圆球颗粒的的结构进行优化以提高平煤效果。众所周知，对于异型曲半径可以提前由程序进行给定，第二个圆球颗粒需要满足面的结构，使用PRO／E或Solidworks通过二次曲线函数建的条件有两个：第一，由组成刮板的圆球颗粒与颗粒之间外立平面模型，然后使用“

6、拉伸”命令即可得到精确的立体曲圆相切的关系；第二，圆球颗粒的排列需在这个圆锥曲线线结构，但由于在这两种软件建立的刮板模型无法兼容到上，上述两个条件即可组成一个二元二次方程组。由于二流体或颗粒流软件中进行加载运动仿真，所以对刮板结构元二次方程组的解法相对比较复杂，且结果也不唯一，手动的优化及平煤过程的动力学仿真并不合适。解决必然不现实，所以使用MATLAB这个数学软件进行求PFC3D软件中的颗粒堆积法，是一种把颗粒进行排解，然后对所得到的结果进行筛选，找出符合要求的坐标列，形成整齐但不光滑的作用壁，此前有学者对超临速球磨值，以此类推，用这个方法即可求出所有颗粒的坐标值，即机内部的导向板使用这种

7、颗粒堆积法进行生成，得到很得出了形状近似圆锥曲线的刮板形状。好的仿真效果，以此为启发，再结合前文所述，PFC3D软件二、PFC3D的运动仿真技术中提供的生成单个颗粒的BALL命令，即可实现颗粒按照PFC3D离散元软件是离散元法DEM(DistinctElement异型面曲线函数轨迹排列而成的异型面刮板结构。初始生Method)中一种使用比较广的方法，近些年来广泛的被应用成的颗粒在空间上逼近异型面结构，但是都是