Evaluation of particle size distribution influence on flowability of granular materials using a digital image correlation method : doctoral thesis

angleški

doktorska dela

2021

disertacije   enoosna tlačna obremenitev   granulirani materiali   korelacije digitalnih slik   notranje trenje   porazdelitev velikosti delcev   pretočnost   zrnati materiali

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Za opredelitev pretočnosti granuliranih materialov izpostavljenih enoosni tlačni obremenitvi lahko uporabimo GFA indeks. GFA indeks se določi kot integral porazdelitve notranjega tlaka vzdolž stene cilindra GFA naprave. Notranji tlak pa je posledica enoosne tlačne obremenitve, ki deluje na granulirani material v cilindru naprave. V nalogi je predstavljen optični analizator trenja granuliranih materialov (O-GFA). Naprava za določitev deformacij testnega valja uporabljenih za izračun porazdelitve notranjega tlaka uporablja metode korelacije digitalnih slik (DIC). Za validacijo razvite O-GFA naprave so bili uporabljeni trije vzorci granul SS316L jekla z različnimi srednjimi velikosti delcev. Z rezultati je bilo potrjeno, da srednja velikost delcev uravnava notranje trenje granuliranih materialov. Nadalje je v nalogi raziskan vpliv širine porazdelitve delcev (PSD) na GFA indeks in s tem povezano pretočnostjo materialov. Pokazano je bilo, da se s povečanjem širine PSD GFA indeks poveča, notranje trenje se zmanjša in razmerje notranjega tlaka ostane nespremenjeno. Pokazano je bilo tudi, da je GFA indeks neodvisen od obremenitve. Glavna prednost uporabe DIC metode pri O-GFA napravi je da omogoča določitev kontaktne točke med batom in materialom. Prav tako, pa se je mogoče izogniti območju meritev, kjer je prisoten robni efekt. Z uporabo O-GFA je bila doseženo 2% izboljšanje natančnosti GFA indeksa. Parametrična analiza napake je pokazala, da največji doprinos k skupni napaki (7.5%) izhaja iz DIC meritev deformacij vzdolž merilnega valja. Pokazana je tudi bila robustnost metode glede na število merilnih točk potrebnih za določitev deformacij in notranjega tlaka. Ugotovljeno je tudi bilo, da je določitev GFA indeksa in pretočnosti granuliranih materialov izpostavljenih enoosni tlačni obremenitvi z O-GFA napravo alternativa tradicionalnim metodam, kjer je za določitev lastnosti potrebno izvesti dva ločena eksperimenta.

15.05.2023