散状物料是颗粒物质的一种,由许多松散、分离、形状各异的不连续固体颗粒构成,具有其独特的性质和运动规律。散状物料广泛存在于我们的现实生活中,但现阶段对散状物料性能的研究不够全面,散状物料性能的定义、分类及试验方法不尽统一,导致输送及储存散状物料设备的结构型式和选型不尽合理,增大了设备在使用过程中质量事故的发生几率,减小了输送效率。所以全面而准确地分析测定散状物料的各项性能,对加工、输送以及储存散状物料设备结构的设计与选型有重要意义。本文针对散状物料的流动特性进行了深入研究,在以往试验方法的基础上设计出了一种新型的剪切试验设备,该剪切设备的主要特点是大型化,可以应用到煤矿等工作现场进行实地测试,这样得到的数据更加真实;新型剪切设备可以研究剪切盒形状对剪切试验结果的影响。通过剪切试验可以得到多条散状物料的屈服轨迹,依据屈服轨迹并运用作图法得到散状物料的无约束屈服应力、有效摩擦角以及内摩擦角等,从而得到散状物料的流动性能。最后根据离散元法原理,建立颗粒与颗粒以及颗粒与几何体之间的接触模型,利用“虚拟试验”方法标定了EDEM仿真过程中JKR模型的能量密度、静摩擦系数和滚动摩擦系数等的大小,确定了散状物料在不同含水率、不同颗粒形状以及不同粒径分布情况下的流动性能。以散状物料在带式输送机上的输送状态为例进行仿真,结果显示:颗粒形状越饱满,越接近于球形,输出的速度值越大,流动性能越好;在颗粒形状一致的前提下,细颗粒影响散状物料的流动性能;在一定的范围内,散状物料的流动性能随着含水率的增加而逐渐下降,仿真结果为判断三种因素如何影响散状物料的流动性能提供了参考。本文的研究成果为合理设计加工、输送和储存散状物料设备的结构提供了参考。新型剪切设备的设计以及EDEM的仿真数据对带式输送机的选型有很大的影响,可以通过散状物料的流动性能判断输送带上物料的堆积横断面和撒料情况,从而选择合适的输送机型号,减少了大量不可预知的损失,避免了大量时间的浪费和财力物力的支出。