압축 시뮬레이션

압축 시뮬레이션은 공극의 축소를 통해 달성되는 밀도 상태로 압축되었을 때의 미세한 물질의 모델링이다. 이 용어는 또한 압축 시뮬레이터를 사용한 압축을 의미하는 데 일반적으로 사용된다. 이것은 일반적으로 제약, 촉매, 배터리 및 자석 산업에서 생산 프레스를 시뮬레이션하기 위한 고성능 프로그램 가능한 서보 제어 프레스다.

채우기 또는 포장, 압축 및 배출의 세 가지 단계가 압축 프로세스에 포함된다. 압축 과정에서 하중 압력이 똑바로 상승하면 분말 조립은 3단계를 경험하게 된다. 우선 입자가 공극을 메우고 인접 입자와 접점을 설정한다. 이 단계는 재배열 단계라고 불린다. 대부분의 연락처가 설정된 후, 초기 압축이 시작되었다. 탄성변형 및 소성변형이 발생하여 하중 압력이 급격히 상승한다. 세 번째 단계는 입자가 산산조각 나는 파단이다.

이산요소법(DEM)은 개별 모델링된 입자의 움직임과 상호작용을 추적할 수 있는 명시적 수치 모델이다.^[1] DEM은 정성적 설명만이 아닌 정량적 예측을 생성함으로써 세분화된 시스템에 대한 우리의 이해를 빠르게 향상시켰고, 미시적 정보와 거시적 정보를 모두 제공함으로써 입자 조립에 대한 우리의 통찰력을 증대시켰다.^[2][3] DEM은 화학 및 기계 공학, 식품 산업, 지리학, 농업 ^[4][5]등 과학 작업 및 산업 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있는 것으로 입증되었다.

각 입자의 변환과 회전 운동은 뉴턴의 두 번째 운동 법칙에 의해 계산될 수 있다. 관련된 힘은 보통 입자 중력과 정상 및 접선력을 포함한 입자간 접촉력이다. 다른 힘은 각각 미세 입자 시스템과 습식 입자 시스템에 대한 반 데르 발스 힘과 모세관 힘이다.

전체 시뮬레이션 프로세스에는 압축과 파손이 포함되며 포장, 압축, 이완 및 압착의 네 단계가 포함된다. 패킹 단계 초기에는 정사각형 공간에서 무작위로 모델링된 입자가 생성되어 초속도가 작은 중력에 떨어지도록 하여 패킹을 형성하였다. 입자와 벽 사이에는 중첩이 없다. 그 후 포장 베드는 저속으로 모델링된 평면에 의해 압축되며, 대부분 10d/s로 설정된다. 콤팩트 밀도가 설정값(예: 0.75)에 도달하면 하중 과정이 멈추고 평면이 속도 5d/s에 따라 상승한다. 압축 단계는 상단 평면이 가장 높은 입자를 남길 때 끝난다. 최근 연구에서는 벽의 효과를 배제하기 위해 포장 및 압축 단계에서 정기적인 경계를 사용한다.

참조