基于正交試驗(yàn)法的煤餅搗固工藝參數(shù)優(yōu)化

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1、基于正交試驗(yàn)法的煤餅搗同：E藝參數(shù)優(yōu)化國(guó)的搗固煉焦設(shè)備正朝著大型化的方向發(fā)展，并逐漸與國(guó)際接軌。圖1．1為搗固裝煤車及搗固機(jī)實(shí)物圖。幽1．1搗同機(jī)械Fig．I．1StampingMachine雖然我國(guó)搗固煉焦技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有近二十年的歷史，但關(guān)于搗固煤餅內(nèi)部應(yīng)力的傳遞規(guī)律、煤槽的受力以及鋼結(jié)構(gòu)載荷的研究資料積累還太少。因此，為了進(jìn)一步提高我國(guó)搗固煉焦技術(shù)，促進(jìn)搗固煉焦設(shè)備向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，我們還有很多工作要做。目前關(guān)于搗固煉焦機(jī)械的研究主要有：郭吉坦峭J等人通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)合有限元的方法，對(duì)搗固裝煤車的側(cè)壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，并給出了模態(tài)頻率與振型特征；于在?！?】等人使

2、用拓?fù)鋬?yōu)化的方法對(duì)搗固煤槽側(cè)壁的支撐骨架進(jìn)行了分析計(jì)算，最終使支撐的剛度提高，進(jìn)而減小了整車的質(zhì)量；鐘蓓【1oJ通過試驗(yàn)獲取了搗固煤槽側(cè)壁的壓力曲線，并總結(jié)出了側(cè)壁壓力的分布模型，然后將該壓力模型用于數(shù)值分析，獲得了與實(shí)測(cè)值較吻合的計(jì)算結(jié)果，從而證明了該側(cè)壁壓力分布模型的可靠性；肖玉輝?J通過ABAQUS有限元平臺(tái)對(duì)煤餅的單次搗固進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)非線性計(jì)算，計(jì)算得到的沖擊峰值與實(shí)測(cè)峰值的誤差只有4．7％，并總結(jié)出了側(cè)壁壓力隨煤餅高度的變化規(guī)律。但他使用的材料模型還存在很多不完善的地方，如沒有考慮煤餅的阻尼等；郭林Il2J通過對(duì)煤餅的多次沖擊進(jìn)行數(shù)值模擬，得出了沖擊壓力的持續(xù)時(shí)間隨著沖擊

3、次數(shù)的增加而逐漸減小，并最終穩(wěn)定在某一定值的結(jié)論。大連理：[大學(xué)碩士學(xué)位論文1．1．2課題研究的意義近20多年來，我國(guó)的搗固煉焦行業(yè)得到了快速發(fā)展。為了生產(chǎn)出高質(zhì)量的焦炭以適應(yīng)高爐煉鋼對(duì)焦炭的需求，國(guó)內(nèi)的相關(guān)學(xué)者已經(jīng)做了大量的研究工作，但這些研究大多集中在研究煤料的粒度、含水量以及搗固頻率(13。5】對(duì)焦炭強(qiáng)度和搗固煤餅的穩(wěn)定性的影響上。關(guān)于搗固機(jī)械的相關(guān)研究還很少看到，尤其是對(duì)煤槽及其鋼結(jié)構(gòu)的受力研究更是寥寥無幾。因此，本文針對(duì)這一問題做了一些研究工作，以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)搗固煉焦機(jī)械研究資料的不足。在本課題中，對(duì)煤餅的本構(gòu)關(guān)系做了進(jìn)一步的研究，提出了更加適合于進(jìn)行煤餅搗固沖擊計(jì)算的本構(gòu)

4、關(guān)系。然后結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元分析計(jì)算對(duì)提出的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)證。最后選取了關(guān)乎搗固效率和搗固功的多個(gè)搗固工藝參數(shù)，并結(jié)合正交試驗(yàn)法對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了分析與優(yōu)化，從而得到一種最優(yōu)的搗固工藝參數(shù)組合。既做到了有理有據(jù)，又達(dá)到了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的效果。本課題中采用的方法以及研究成果對(duì)以后相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)與改進(jìn)具有一定的參考借鑒價(jià)值。1．2課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀1．2．1散料的本構(gòu)關(guān)系概述及研究現(xiàn)狀所謂本構(gòu)關(guān)系，即反映材料特定性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。一般表示為應(yīng)力、應(yīng)變以及時(shí)問三者之間的關(guān)系，又稱本構(gòu)方程【I酬。本構(gòu)關(guān)系在相關(guān)的力學(xué)計(jì)算中至關(guān)重要。尤其是隨著數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，本構(gòu)關(guān)系越來越受到人們的重視，

5、并得到了快速發(fā)展。土的本構(gòu)關(guān)系是描述土的應(yīng)力與應(yīng)變的數(shù)學(xué)方程。但是，由于土是由固體、氣體和液體組成的----希N物質(zhì)，其本身的復(fù)雜性決定了它的力學(xué)性能不可能由一個(gè)方程式完整的表達(dá)。因此，針對(duì)不同類型的土質(zhì)，人們通過大量的試驗(yàn)總結(jié)出能夠近似表達(dá)其力學(xué)性能的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即本構(gòu)模型。這些模型各自擁有不同的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，經(jīng)過工程實(shí)踐的檢驗(yàn)只有很少數(shù)為人們所接受和使用，并得到進(jìn)一步的發(fā)展。常用的模型大致可以分為兩類：彈性模型和彈塑性模型。(1)Duncan—Chang模型土的彈性模型的典型代表就是Duncan．Chang彈性非線性模型。它不僅可以表達(dá)土的彈性變形，而且可以在一定程度上反映土的塑

6、性變形【17】。并且由于它具有參數(shù)少、各參數(shù)的物理意義明確以及參數(shù)可以通過常規(guī)三軸試驗(yàn)測(cè)得等優(yōu)點(diǎn)，從被提出之日就受到了廣大巖土工作者的廣泛接受和使用推廣?；谡辉囼?yàn)法的煤餅搗固：[藝參數(shù)優(yōu)化Duncan．Chang模型是鄧肯等人在康納提出的用雙曲線擬合三軸試驗(yàn)(0]-03)一￡。關(guān)系的基礎(chǔ)上提出的增量彈性模型。1963年，康納在分析研究了大量土的三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，認(rèn)為可以用雙曲線對(duì)一般土的三軸試驗(yàn)曲線進(jìn)行擬合【18】，即曠鏟盎㈦D其中，∞一0"3為偏壓力，島為軸向應(yīng)變，a和b為試驗(yàn)常數(shù)。鄧肯等人將公式(1．1)結(jié)合增量胡克定律和摩爾．庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則，推導(dǎo)出了一般土的切線彈性模量

7、和切線泊松比的數(shù)學(xué)表達(dá)式【19】，即切線彈性模量E：巨=弛尉[·一鐮鬻裂]2㈦2，土的應(yīng)力應(yīng)變雙曲線關(guān)系如圖1．2所示?！篋一一切線泊松比v，：i舊／么二去，、疊一一??～一～卜DE’1圖1．2土的應(yīng)力應(yīng)變的雙曲線關(guān)系Fig．1．2HyperboliccurverelationofStress-StrainofsoilG—Figp，／e)(1．3)●一6一一一h一、l、凡／口一～仃一，，，(～●～訂／～=／，量／、

8、，，．．，，／，．■是芝一cD，i—i萬騷，一盯一H