Page 23 - 国外钢铁技术信息内参（2023年2月）

点，但实验规模很大。另一方面，为了在计算机上再现填充结构的变化，采用离

散元法（Discrete Element Method:DEM）进行填充层变形的数值分析。离散

元法通过用离散元替换单个粒子，并根据作用反作用定律评估在这些运动方程式

中接触的粒子之间的力传递，并联立进行动态分析以再现粒子群的运动。运动方

程式和粒子间的相互作用大多利用第 2.3 节所示的方法导出。在采用这些 DEM

的熔体变形分析中，将矿石粒子置换为球形的离散元，通过减少变量的杨氏模量

来仿真粒子的软化，推断填充层的变形行为。采用该方法分析填充层收缩的示例

如图 12 所示。在该例子中，使直径 20mm、杨氏模量为 1.0X10 Pa 的 31250
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个球形粒子随机落下到水平截面边长为0.6m的正方形容器中，在粒子群静止后，

增加位于高出容器底面 0.6m 位置的粒子（图中的红色粒子群）的密度，在底部

的填充层（图中的蓝色粒子群）施加 0.1MPa 的载荷。再次使粒子群静止后，使

组成下部填充层的粒子的杨氏模量降低到规定值而使其变形，反复追踪填充层的

行为，直到粒子群停止。填充层高度随着杨氏模量的降低而降低，在杨氏模量为

10 Pa 的条件下，与初始阶段相比填充层高度降低了约一半。
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CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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