[发明专利]一种基于离散元法的矿物颗粒模型参数标定方法

说明书

本发明提供一种基于离散元法的矿物颗粒模型参数标定方法，通过物理试验测定和初步拟定方法构建基于离散元法的矿物颗粒模型参数本构模型，利用本构模型结合堆积角测定进行物理和数值模拟双向试验，在初步验证结果基础上，以矿物颗粒模型参数为自变量进行正交数值试验，以堆积角测定值为评价指标进行回归分析，并以堆积角物理试验测量为目标值，建立回归模型，确定矿物颗粒模型参数优化组合，再次通过数值试验验证所确立的优化组合，最终确定基于离散元法的矿物颗粒模型参数。本发明的技术方案解决了现有矿物颗粒模型参数获取难度大、测量精度低的问题，为矿物颗粒数值模拟试验参数确定提供有效技术手段。

技术领域

本发明涉及矿物加工技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于离散元法的矿物颗粒模型参数标定方法。

背景技术

随着矿产资源的不断开发和矿物加工技术的不断进步，采用较为先进的数值模拟方法对矿物分选工艺进行预测与优化已成为矿物加工技术领域研究的重点之一。

离散元法DEM(Discrete element method)作为粉体和散体物料数值模拟研究重要方法之一，目前已广泛应用于化工、地球物理、土木工程等多个领域，该方法同样以其高效率、高精度等优点已逐渐应用于矿物加工颗粒运动行为仿真研究，为优化选矿工艺参数、提高工艺技术指标提供了有效手段。而作为矿物加工数值模拟技术基础的矿物颗粒物性参数是数值模拟研究的基本依据，对矿物加工数值模拟研究具有至关重要的作用，准确合理的矿物颗粒模型参数是保证数值模拟结果高精度的必要条件。在矿物加工工艺的各流程阶段，由于所采取的加工技术手段不同，矿物颗粒性质明显不同，且在各阶段矿物颗粒特性测定难度较大，一般难以为矿物加工数值模拟研究提供准确有效的颗粒模型参数。

在当前矿物颗粒运动行为数值模拟研究中，较为易测的颗粒参数一般采取常规测量手段获取，如矿物颗粒密度和粒度可分别通过比重瓶和激光粒度分析仪进行测定，而矿物颗粒泊松比、剪切模量、摩擦因数弹性恢复系数等接触参数一般根据经验和相关文献记录获得，很难通过常规物理试验方法获得，即便通过复杂方法测定，其测定结果的精度也存在很大偏差，进而直接影响数值模拟结果的准确性，不能为工艺参数的设置和优化提供科学有效的指导依据。

因此，有必要提供一种参数标定方法，对现有常规矿物颗粒模型参数测定进行校正及优化。

发明内容

根据上述提出通过以往经验和现有常规物理试验方法获得矿物颗粒模型参数准确度低、人力物力消耗大、适用范围窄、效率低等技术问题，而提供一种基于离散元法的矿物颗粒模型参数标定方法。本发明主要通过物理试验测定和初步拟定方法构建基于离散元法的矿物颗粒模型参数本构模型，利用本构模型结合堆积角测定进行物理和数值模拟双向试验，在初步验证结果基础上，以矿物颗粒模型参数为自变量进行正交数值试验，以堆积角测定值为评价指标进行回归分析，并以堆积角物理试验测量为目标值，建立回归模型，确定矿物颗粒模型参数优化组合，再次通过数值试验验证所确立的优化组合，最终确定基于离散元法的矿物颗粒模型参数。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于离散元法的矿物颗粒模型参数标定方法，其特征在于，该标定方法包括如下步骤：

S1、基于离散元法构建矿物颗粒模型参数本构模型：该模型所需矿物颗粒的物料参数包括试验测定的矿物颗粒密度和粒度参数，以及拟定的矿物颗粒泊松比、剪切模量、弹性恢复系数、静摩擦系数和动摩擦系数；

S2、堆积角测定试验初判本构模型可靠性：利用本构模型结合堆积角测定进行物理试验和数值模拟双向试验，所述堆积角测定试验选用已知标定材料制成几何体盛装容器，待矿物颗粒从上方一定高度处落下完成堆积；测定堆积角，比较物理试验和数值模拟试验结果的吻合度，初步判断本构模型可靠性；