振动混合技术提升细粒度粘结磨料均匀性的动态机理研究

本文创新性地提出振动混合技术解决细粒度磨料（金刚石/CuSn复合粉末）因粘聚力导致的团聚难题，通过粗粒化方法建立工程尺度的离散元模型（DEM），揭示叶片振动振幅/频率和粉末表面能参数对混合均匀性的动态影响机制，为高性能细粒度砂轮的制备提供关键技术支撑。

　　

亮点

离散元方法

离散元法（DEM）通过求解牛顿第二定律方程来描绘颗粒运动。力-位移定律描述了颗粒接触点的相互作用。当发生接触或碰撞时，采用迭代方法计算接触力并更新颗粒位置。颗粒具有两种运动形式，即平移运动和旋转运动，其运动方程可表示为：

$m_i\frac{d{v}_i}{dt}=\sum _j\left(F_{\mathrm{ij}}^n+F_{\mathrm{ij}}^t\right)+F_i^g$

$I_i\frac{d{\omega }_i}{dt}=\sum _j\left(T_{\mathrm{ij}}^t+T_{\mathrm{ij}}^r\right)$

其中$m_i$、$v_i$、$I_i$和${\omega }_i$分别代表颗粒质量、速度、转动惯量和角速度。这个动态方程就像颗粒世界的"舞蹈指南"，精确指导着每个颗粒的运动轨迹。

结果与讨论

首先，我们像侦探一样探查了叶片振动和表面能参数对混合指数的神秘影响。接着，通过对颗粒动力学行为的深度剖析，揭示了振动混合过程的物理机制。研究发现低速粒子会形成脆弱的接触力网络，而叶片振动就像一位出色的指挥家，能构建强力的接触力链，让颗粒系统变得松散。这种巧妙的能量注入方式，成功激发了颗粒在混沌状态下的运动、扩散和混合潜能！

结论

本研究开发了振动混合新技术来应对细粒度粘结磨料的混合挑战。通过粗粒化方法，我们成功构建了适用于工程尺度的金刚石/CuSn复合粉末离散元模型（DEM），并揭示了叶片振动和表面能参数影响混合性能的动态机制。主要发现如下：

随着叶片振动振幅和频率的增加，以及表面能的降低，就像给颗粒系统注入了活力因子，显著提升了细粒度粘结磨料的混合均匀性。这些发现为优化细粒度砂轮性能提供了重要的技术路线图。