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By Dale S. Preece

A new three dimensional (3D) mechanistic model of fragmentation, called the Fracture Density Model (FDM) is used to simulate full-scale bench blasts at the Bararp dimensional stone quarry in Sweden. The model uses several computational mechanics algorithms to simulate the effect of blasting in different rock types

Feb 1, 2020

By K. G. Wang, M. E. Glicksman, P. Crawford

"We formulate the mathematical solution to late-stage multi particle diffusion in finite systems. The transition from finite system behavior to that for an infinite system is established. Large-scale simulations are reported regarding the dynamics of phase coarsening. Even in the case of a small volume fraction (Vv = 10-4), the particle size distribution is broader than that for the well-known Lifshitz-Slyozov limit at zero volume fraction. We also report the first simulation studies of extremely low volume fraction, for which corresponding experiments, as well as other simulations, do not exist at present for comparison. However, in the case of moderate volume fractions (Vv = 0.1), the fiucutations in the volumetric growth rate of particles are extracted from our simulations. These simulations provide additional insight into the statistical nature of diffusion interactions, including multiparticle stochastics during microstructural evolution.IntroductionPredicting microstructure evolution in alloys remains one of the cornerstones of materials science. Phase coarsening is a common process in microstrucural evolution that leads to a decrease in the excess total interfacial energy of the system. The system typically consists of separate and identifiable units, or domains, such as second-phase particles distributed in a matrix. During phase coarsening, larger particles grow at the expense of small particles. Over time, this ""competition"" results in an increase in the average size of the particle population, and in a concomitant decrease in the number of particles.Particle size and microstructure of many cast alloys depend on similar coarsening processes. Indeed, properties of these materials, such as strength, toughness, ductility, and electrical conductivity, depend on the material's average particle size and particle size distribution (PSD). Understanding and controlling microstructures in two-phase systems are clearly of widespread technological importance."

Jan 1, 2001

By William G. Szymczak

A set of experiments were conducted at the Aberdeen Proving Grounds [1] in which explosive charges were buried in saturated sand beneath a suspended rigid platform. The goal of these experiments was to measure the dependence of the impulse transmitted to the platform on the standoff distance and the charge burial depth. Simulations of these experiments were performed using the BUB2D axi-symmetric code using a frictional-cohesive visco-plastic model to describe the response of the saturated sand. This code solves a constrained set of conservation laws in which the liquid region (in this case saturated sand) is assumed incompressible. The explosion is initialized as a high pressure gas bubble (void) within the fluid. Comparisons of the simulations to the experiments are presented together with a study of the physical phenomenology associated with the loading process. In particular, it is shown that the force imparted to the platform is a combination of the impact of the sand on top of the explosion gas bubble and the pressure of the bubble as it expands before venting into the atmosphere. Under certain conditions, when the platform standoff is sufficiently small and the platform is sufficiently large, the bubble can over-expand before venting and pull the platform downward. This phenomenon was studied further through carefully measured and photographed small-scale experiments performed at the University of Maryland [2]. The small-scale experiments provide additional important validation benchmarks for our model.

Jan 1, 2005

By H Beucher

The uranium grade in roll front deposits is the result of successive processes that can be summarised in two steps. First a sedimentary phase, which gives the deposit support, then an oxidation-reduction phenomenon, which leads to the uranium deposit itself. In order to simulate such a deposit, it is important to mimic these different phases. The final aim of such a study is to localise the uranium itself and to reproduce the internal heterogeneity of the orebody in order to simulate the recovery process. The idea in this paper is not to reproduce a genetic approach but to consider the final image of the deposit. Three approaches are proposed. The first one consists of simulating the facies of the sedimentary deposit. The second approach reproduces the distribution of facies resulting from oxidation phenomenon (reduced or oxidised facies). The third approach consists of simulating the mineralisation at the interface of reduced and oxidised areas using the definition of a new data set determined by the grade values. At the end of each approach, the uranium grade could be simulated facies by facies according to the corresponding distribution characteristics. The plurigaussian method dedicated to random set simulations is well-suited for the facies simulations of deposits resulting from several sedimentary processes whether correlated or not. In this paper, the benefit of this method is demonstrated in an actual case study.

Jan 1, 2006

By Henry P. Cole, Andrzej M. Wala

Engineers and psychologists at the University of Kentucky have developed simulation exercises that teach and test proficiency of mining technical personnel for coping with planned and accidental connections between separate air courses in underground mines. The exercises are based upon investigations of actual mine disasters. The exercises are judged as valuable and interesting training materials by experienced mining personnel. Although these specialists generally perform well on the exercises, potentially fatal errors are not uncommon. The use of such realistic exercises may better prepare miners for preventing and coping with underground mine ventilation emergencies.

Jan 1, 1987

Train on Different Equipment - * Immersive?s interchangeable cabin controls technology - ?clip on & off? * Change Simulator from one machine to another in minutes * No technical expertise required to swap * Real, functioning, controls and displays are used to aid rapid learning Immersive has produced a range of Conversion Kits to suit most equipment. Modular design - Easy to convert from one machine model to another with a Conversion Kit. Caterpillar Models Trucks - 769D, 773D, 777D Trucks - 785B, 789B, 793B Trucks - 785C, 789C, 793C, 797 Excavator/Shovel - 5130, 5230 Front end loader ? 992, 994 Dozer ? D10, D11 Komatsu Models Trucks - HD325, 785-5, 985-5 Trucks - 730E, 830E, 930E Dozers - D375A-3, D475A-3 Shovel - PC8000 P&H Shovels - 4100A, 4100XPB, 4100BOSS Hitachi Shovels - EX2500, EX5500 O&K Shovel - RH200 Bell Articulated Truck - B40C

May 1, 2003

By P. W. Johnson, H. Fan, S. B. Patton, T. Novak, R. L. Sanford

A computer model is presented that quantitatively uses the relationship between the interactive and dynamic processes of methane drainage, mining, and ventilation. The model includes simulation of the coalbed methane reservoir for prediction of gas-emission rates under the influence of degasification wells and longwall mining, ventilation network-generation and ventilation simulation. As mining progresses step-wise through the coalbed-methane reservoir, the ventilation network is created and subsequently simulated, iteratively determining fan requirements to safely reduce methane concentrations. The model can be used to quantitatively study the effectiveness of methane degasitication on the ventilation system in a longwall panel.

Jan 1, 1995

By Keith Contor

The concept of using simulators to train operators of vehicles is not new. However, the Bureau of Mines initiated these programs to determine if computer controlled training devices would enhance production and improve safety in the coal mining industry. Two prototype devices have been constructed, tested and are currently operational. The continuous miner and dragline operator training systems both incorporate full scale operator stations using operational controls and displays. The operator interacts with the visual system through the cab controls to perform basic tasks and develop skills required for startup, operation and shutdown of the mining equipment. Data pertaining to the concepts and techniques applied during the design, development and evaluation of the training devices are presented. Descriptions of trainer designs and visual systems for training equipment are presented and the results of the system evaluation are summarized.

Jan 1, 1983

By L. R. P. de Andrade Lima, D. Hodouin

The paper presents a survey of the possibilities of the simulation techniques for improving the design and operation of gold processing plants. The procedure to construct kinetic models that are used in simulators is first reviewed, and examples are given for cyanide gold dissolution and gold adsorption on carbon. Then, an overview of the structures of the plant simulators is proposed, and the simulation equations formulated for a carbon-in-leach process. Finally, the potential of simulation methods is illustrated by four examples. The first one shows how it is possible to use a simulator to design a cascade of leaching tanks while optimizing an economic performance criterion. The second one illustrates the role of simulators for optimal tuning of the cyanide addition strategy in a leaching circuit. The third example focuses on the power of simulation to design carbon transfer strategies in a carbon-in-pulp process. Finally, the last example shows the role of on-line simulators for optimally supervising the automatic control of cyanide addition into leaching tanks.

Jan 1, 2005

Simulator technology has advanced to the point where the cost of mining equipment simulators is beginning to make commercial sense. Simulator-based evaluation allows operators or potential employees to be assessed in a pseudo-real environment under surface and underground mining conditions. Simulator training also allows operators to be exposed to emergency and advanced situations such as brake or steering failure or a tireblowout. ThoroughTec, of South Africa, provides simulator equipment to the mining industry. The company’s various packages of simulator products provide an unbiased evaluation score that removes human error from the assessment process. This same evaluation score is also presented at the end of normal training or refresher training sessions. In this way, the simulator helps eliminate bad habits and improve efficiencies.

Jan 1, 2003

By Allison de Sá Barreto Ferreira

O objetivo deste trabalho consiste em estudar o perfil térmico da carcaça metálica inferior do Forno Elétrico a Arco (FEA) durante o processo de produção de aço, sugerindo adição de aletas na geometria a fim de obter maior troca de calor e diminuição na temperatura de trabalho da carcaça metálica inferior do FEA. Assim, analisou-se a influência do ciclo térmico do processo por meio de acompanhamento termográfico e simulações computacionais via Método de Elementos Finitos. Posto isto, as modificações propostas, depois de testadas e analisadas por meio de um acompanhamento termográfico, denotaram eficiência de tal maneira que resultou em uma diminuição de aproximadamente 60ºC da temperatura na carcaça metálica inferior do FEA.

Oct 30, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By Beatriz Lemos Clemente

A maneira com que acontece a nucleação interfere diretamente na forma dos contornos de grão e também nas propriedades do material em questão. Para visualizar melhor, pode-se utilizar uma célula cúbica, na qual é possível notar que em cada eixo há diferença de textura e densidade entre os grãos já desenvolvidos. Neste trabalho, foram empregadas duas vias de estudo a fim de obter os resultados desejados. A primeira delas é a nucleação homogênea dos grãos e a outra, a nucleação não homogênea, ambas com velocidade constante. Esse fenômeno pode ser visto durante a recristalização de grãos. Rios e Villa [6] criaram um método efetivo para analisar a cinética das transformações homogêneas e não homogêneas a partir do método de JMAK[1-5]. Para comparar método analítico foi desenvolvida uma simulação computacional com base no modelo analítico Rios e Villa [6], foi utilizado a metodologia do Cone Causal (método estocástico). Os gráficos gerados confirmam a teoria de Rios e Villa [6] para esses casos particulares e comparam os resultados obtidos com o conceito de JMAK [1-5].

Oct 30, 2017

By Eneias Pacheco Moreira Junior

A partir do advento computacional, foram possíveis novas formas de análises comportamentais de fenômenos físicos via simulação computacional. Este trabalho visa utilizar de técnicas de visão computacional e processamento de imagens digital, aliado ao método do cone causal para simular evolução microestrutural em aços. A partir de uma micrografia, um domínio real em 2d foi obtido computacionalmente por visão computacional. Os contornos da microestrutura foram detectados por processamento de imagem digital. Nestes contornos foram simulados nucleação e crescimento de novos núcleos, pelo método do cone causal. Ao fim do trabalho foram apresentados, dados da evolução microestrutural do sistema estudado na forma de fração volumétrica versus tempo, área superficial por unidade de volume versus tempo e uma microestrutura discreta simulada. Apresenta-se neste trabalho uma nova ferramenta computacional para estudar reações de nucleação e crescimento em 2d a partir de microestruturas reais.

Oct 30, 2017

By Mariana Sizenando Lyrio, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Paulo Rangel Rios

Nesse trabalho, simulações computacionais de transformações de fase são realizadas para analisar situações em que a nucleação e a velocidade de crescimento não são homogêneas no material. Os resultados foram comparados com modelos analíticos de Rios e Villa. A microestrutura e a cinética microestrutural das transformações são obtidas e analisadas para casos em que há um mesmo gradiente de velocidade e diferentes gradientes de núcleos. O principal resultado é que a cinética de transformação e a microestrutura são afetadas da mesma maneira para as diferentes quantidades de núcleos, embora o gradiente de velocidade seja o mesmo. Na microestrutura foi observado que na parte inferior os grãos são maiores enquanto que na parte superior os grãos são menores, como consequência da densidade de núcleos e da velocidade de crescimento. Todas as simulações computacionais apresentaram um bom acordo com os modelos analíticos.

Nov 4, 2019

By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By Rafael Paini Pavlak

A trefilação a frio para produção de barras de aço é realizada em função da sua precisão dimensional e modificação das propriedades mecânicas do material. O processo consiste na conformação de um fio-máquina que, guiado por um puxador, passa através de uma ferramenta (fieira de trefilação). Tal procedimento irá inserir tensões internas na barra chamadas tensões residuais, as quais, dependendo da sua distribuição e intensidade, podem causar distorções do produto final e possivelmente seu descarte. A fim de prever o comportamento destas tensões foram desenvolvidas simulações tridimensionais no software DeformTM. Este trabalho teve por objetivo explorar os efeitos do desalinhamento angular da fieira combinado com uma heterogeneidade na distribuição do atrito, avaliando a influência na distribuição de tensões residuais na barra trefilada. Observou-se certa influência na distribuição das tensões finais, atingindo diferenças em torno de 300MPa entre superfícies, o que caracteriza um potencial de distorções no produto final.

Aug 8, 2018

By André Palmiro Storch

O objetivo do presente trabalho é investigar o escoamento de oxigênio no bocal convergente-divergente da lança utilizada nos convertedores BOF da ArcelorMittal Tubarão. As condições de sopros macio, normal e duro são analisadas através de ferramentas analíticas e computacional (CFD). Os resultados evidenciam que o contorno do bocal não promove uma expansão apropriada do escoamento, ocorrendo ondas de choque fortes no interior do mesmo e ocasionando perdas de energia cinética em todas as condições de sopro. Adicionalmente, as condições dos sopros macio e normal tornam a saída do bocal vulnerável ao desgaste térmico, devido à pressão de saída do bocal ser menor que a do ambiente.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Camargos Barroso

Os fenômenos de solidificação no lingotamento contínuo são altamente dependentes da velocidade de lingotamento e das condições de extração de calor do molde. Por sua vez, equipamentos como os agitadores eletromagnéticos, alteram significativamente o escoamento na região do molde, influenciando o perfil térmico e ajudando na redução do calor de superheat. Simular simultaneamente o escoamento, o transporte de energia e a solidificação é um dos objetivos deste trabalho. O modelo emprega o software Ansys/Fluent e é aplicado ao lingotamento contínuo de moldes redondos. Como resultado, obteve-se os mapas de temperatura e a espessura de casca na saída do molde para diferentes velocidades de lingotamento e correntes de agitação. Experimentos realizados em planta buscam comprovar as previsões do modelo. Espera-se, por fim, criar um padrão operacional no lingotamento contínuo buscando otimizar o uso do agitador eletromagnético em função da velocidade de lingotamento e da temperatura de superheat.

Jul 30, 2018