基于正交试验法的煤饼捣固工艺参数优化

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1、基于正交试验法的煤饼捣同：E艺参数优化国的捣固炼焦设备正朝着大型化的方向发展，并逐渐与国际接轨。图1．1为捣固装煤车及捣固机实物图。幽1．1捣同机械Fig．I．1StampingMachine虽然我国捣固炼焦技术的发展已经有近二十年的历史，但关于捣固煤饼内部应力的传递规律、煤槽的受力以及钢结构载荷的研究资料积累还太少。因此，为了进一步提高我国捣固炼焦技术，促进捣固炼焦设备向着大型化、自动化的方向发展，我们还有很多工作要做。目前关于捣固炼焦机械的研究主要有：郭吉坦峭J等人通过现场试验结合有限元的方法，对捣固装煤车的侧壁结构进行了模态分析，并给出了模态频率与振型特征；于在福【9】等人使

2、用拓扑优化的方法对捣固煤槽侧壁的支撑骨架进行了分析计算，最终使支撑的刚度提高，进而减小了整车的质量；钟蓓【1oJ通过试验获取了捣固煤槽侧壁的压力曲线，并总结出了侧壁压力的分布模型，然后将该压力模型用于数值分析，获得了与实测值较吻合的计算结果，从而证明了该侧壁压力分布模型的可靠性；肖玉辉⋯J通过ABAQUS有限元平台对煤饼的单次捣固进行了动力学非线性计算，计算得到的冲击峰值与实测峰值的误差只有4．7％，并总结出了侧壁压力随煤饼高度的变化规律。但他使用的材料模型还存在很多不完善的地方，如没有考虑煤饼的阻尼等；郭林Il2J通过对煤饼的多次冲击进行数值模拟，得出了冲击压力的持续时间随着冲击

3、次数的增加而逐渐减小，并最终稳定在某一定值的结论。大连理：[大学硕士学位论文1．1．2课题研究的意义近20多年来，我国的捣固炼焦行业得到了快速发展。为了生产出高质量的焦炭以适应高炉炼钢对焦炭的需求，国内的相关学者已经做了大量的研究工作，但这些研究大多集中在研究煤料的粒度、含水量以及捣固频率(13。5】对焦炭强度和捣固煤饼的稳定性的影响上。关于捣固机械的相关研究还很少看到，尤其是对煤槽及其钢结构的受力研究更是寥寥无几。因此，本文针对这一问题做了一些研究工作，以弥补国内对捣固炼焦机械研究资料的不足。在本课题中，对煤饼的本构关系做了进一步的研究，提出了更加适合于进行煤饼捣固冲击计算的本构

4、关系。然后结合试验数据与有限元分析计算对提出的本构关系进行了验证。最后选取了关乎捣固效率和捣固功的多个捣固工艺参数，并结合正交试验法对这些参数进行了分析与优化，从而得到一种最优的捣固工艺参数组合。既做到了有理有据，又达到了经济实惠的效果。本课题中采用的方法以及研究成果对以后相关设备的设计与改进具有一定的参考借鉴价值。1．2课题相关领域的研究现状1．2．1散料的本构关系概述及研究现状所谓本构关系，即反映材料特定性质的数学模型。一般表示为应力、应变以及时问三者之间的关系，又称本构方程【I酬。本构关系在相关的力学计算中至关重要。尤其是随着数值计算技术的发展，本构关系越来越受到人们的重视，

5、并得到了快速发展。土的本构关系是描述土的应力与应变的数学方程。但是，由于土是由固体、气体和液体组成的----希N物质，其本身的复杂性决定了它的力学性能不可能由一个方程式完整的表达。因此，针对不同类型的土质，人们通过大量的试验总结出能够近似表达其力学性能的数学表达式，即本构模型。这些模型各自拥有不同的优点与缺点，经过工程实践的检验只有很少数为人们所接受和使用，并得到进一步的发展。常用的模型大致可以分为两类：弹性模型和弹塑性模型。(1)Duncan—Chang模型土的弹性模型的典型代表就是Duncan．Chang弹性非线性模型。它不仅可以表达土的弹性变形，而且可以在一定程度上反映土的塑

6、性变形【17】。并且由于它具有参数少、各参数的物理意义明确以及参数可以通过常规三轴试验测得等优点，从被提出之日就受到了广大岩土工作者的广泛接受和使用推广。基于正交试验法的煤饼捣固：[艺参数优化Duncan．Chang模型是邓肯等人在康纳提出的用双曲线拟合三轴试验(0]-03)一￡。关系的基础上提出的增量弹性模型。1963年，康纳在分析研究了大量土的三轴试验数据的基础上，认为可以用双曲线对一般土的三轴试验曲线进行拟合【18】，即旷铲盎㈦D其中，∞一0"3为偏压力，岛为轴向应变，a和b为试验常数。邓肯等人将公式(1．1)结合增量胡克定律和摩尔．库伦强度准则，推导出了一般土的切线弹性模量

7、和切线泊松比的数学表达式【19】，即切线弹性模量E：巨=弛尉[·一镰鬻裂]2㈦2，土的应力应变双曲线关系如图1．2所示。『D一一切线泊松比v，：i旧／么二去，、叠一一⋯⋯～一～卜DE’1图1．2土的应力应变的双曲线关系Fig．1．2HyperboliccurverelationofStress-StrainofsoilG—Figp，／e)(1．3)●一6一一一h一、l、凡／口一～仃一，，，(～●～订／～=／，量／、

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