Estudos de comportamento mecânico de rejeito de minério de ferro pelo método dos elementos discretos

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Main Author: Padovani, Flávia Augusta
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UnB
Download full: http://repositorio.unb.br/handle/10482/48765
Summary: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023.
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spelling Estudos de comportamento mecânico de rejeito de minério de ferro pelo método dos elementos discretosStudies of the mechanical behavior of iron ore waste using the discrete element methodMétodos elementos discretosRejeito de mineraçãoModelagem computacionalAnálise MicromecânicaDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023.O presente trabalho estudou a relação das principais medidas físicas microscópicas no comportamento mecânico de rejeitos de minério de ferro pelo método dos elementos discretos (MED). O programa bidimensional Particle Flow Code (PFC2D), da empresa Itasca, foi utilizado para as simulações numéricas da campanha de laboratório no que tange aos ensaios triaxiais drenados em amostras de rejeito arenoso de minério de ferro. No modelo MED, foram simulados ensaios de compressão biaxial drenada em amostras numéricas geradas proporcionalmente com a mesma distribuição granulométrica dos rejeitos e com densidade relativa entre 60-65% para as tensões de confinamento de 100, 200 e 400kPa, que representam as mesmas condições adotadas pelos ensaios de laboratório. A fim de representar o efeito das irregularidades características dos grãos de rejeitos, foi utilizado o modelo de contato Rolling Resistance Linear Contact Model (RRLCM). As propriedades micromecânicas da amostra numérica, tais como a rigidez normal, de cisalhamento e de resistência ao rolamento, e o coeficiente de atrito de rolamento, foram selecionadas a partir de uma metodologia proposta para calibração do modelo, a fim de se reproduzir o comportamento mecânico geral observados pelos ensaios de laboratório nos rejeitos. O comportamento mecânico macroscópico foi avaliado no modelo MED a partir da rede de forças de contato, dos vetores de velocidade, da resistência ao rolamento, da rotação das partículas e número de coordenação medidos a partir das interações partícula-partícula e partícula-parede. Durante as simulações dos ensaios biaxiais drenados, também foi possível identificar a localização e a inclinação da banda de cisalhamento formada. Em conclusão, os resultados obtidos a partir do modelo MED utilizando o modelo RRLCM indicam boa concordância entre a resposta tensão-deformação e os dados experimentais dos ensaios de laboratório, embora as curvas de deformação volumétrica não tenham conseguido representar totalmente a deformação volumétrica dos rejeitos devido as hipóteses simplificadoras adotadas para elaboração do modelo. Em suma, o presente trabalho fornece uma base de partida para novas investigações de rejeitos de mineração utilizando o MED.The present work studied the relationship between the main microscopic physical measurements and the mechanical behavior of iron ore tailings using the discrete element method (DEM). The two-dimensional program Particle Flow Code (PFC2D) from Itasca company was used for the numerical simulations of the laboratory tests that comprised of drained triaxial compression tests on sandy iron ore tailings samples. In the DEM model, drained biaxial compression tests were simulated on numerical samples with a grain size distribution curve proportional to that of the mining tailings and with a relative density between 60-65% for the confining stresses of 100, 200, and 400 kPa, which represent the same conditions adopted in the laboratory tests. In order to represent the effect of the irregularities in the shape of the tailings grains, the Rolling Resistance Linear Contact Model (RRLCM) was used in DEM simulations. The micromechanical properties of the numerical sample, such as the normal and shear rolling stiffness, and the rolling friction coefficient, were selected using a proposed methodology for calibrating the model in order to reproduce the overall mechanical behavior observed in the laboratory tests on mining tailings. The macroscopic mechanical behavior was evaluated in the DEM model based on the contact force network, velocity vectors, rolling resistance, particle rotation, and coordination number measured from the interactions between particle-particle and particle-wall. During the simulations of the drained biaxial tests, it was also possible to identify the location and inclination of the shear band. In conclusion, the results obtained from the DEM model using the RRLCM model indicated good agreement between the stress-strain response and the experimental data from the laboratory tests. However, the volumetric deformation curves were not able to fully represent the volumetric deformation of the tailings due to the simplifying assumptions adopted in the model development. In summary, the present work provides a starting basis for further investigations of mining tailings using DEM.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em GeotecniaRasmussen, Leandro LimaCasagrande, Michéle Dal Toéflaviaolnet@hotmail.comPadovani, Flávia Augusta2024-07-11T16:55:47Z2024-07-11T16:55:47Z2024-07-112023-06-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPADOVANI, Flávia Augusta. Estudos de comportamento mecânico de rejeito de minério de ferro pelo método dos elementos discretos. 2023. lxxx, 81 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio.unb.br/handle/10482/48765porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-02-27T18:02:43Zoai:repositorio.unb.br:10482/48765Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-02-27T18:02:43Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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