Title

Caracterização experimental dos parâmetros de contato para simulação DEM do manuseio de minério de ferro coesivo - uma visão preliminar

Experimental characterization of contact parameters for DEM simulation of cohesive iron ore handling – A preliminary assessment

Authorship

BOECHAT, FERNANDO OLIVEIRA; OLIVEIRA, GUILHERME PEREIRA DE; SILVEIRA, MARCUS ALEXANDRE DE CARVALHO WINITSKOWSKI DA; SANTOS, THIAGO BARBOSA DOS; GÓES, FREDERICO QUINTILIANO GUIMARÃES; LEMOS, ANDRÉ MARTINS; COSTA, IAGO JAQUES DA

BOECHAT, FERNANDO OLIVEIRA

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OLIVEIRA, GUILHERME PEREIRA DE

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SILVEIRA, MARCUS ALEXANDRE DE CARVALHO WINITSKOWSKI DA

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SANTOS, THIAGO BARBOSA DOS

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GÓES, FREDERICO QUINTILIANO GUIMARÃES

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LEMOS, ANDRÉ MARTINS

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COSTA, IAGO JAQUES DA

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DOI

10.5151/2594-357X-43998

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Abstract

A simulação de materiais granulares por meio do Método dos Elementos Discretos (DEM) depende da adequada definição dos parâmetros de contato entre partículas e superfícies, tais como coeficientes de atrito e restituição, rigidez normal e tangencial, além de propriedades de adesão e amortecimento, os quais influenciam diretamente o comportamento dinâmico do sistema. A caracterização experimental desses parâmetros é essencial para garantir a fidelidade física das simulações, permitindo a correta reprodução de fenômenos como escoamento em silos e chutes, formação de arcos, segregação e compactação. Em aplicações de mineração, especialmente envolvendo minério de ferro com comportamento coesivo, essa etapa torna-se ainda mais relevante. Ensaios de ângulo de repouso, plano inclinado e descarga (drawdown) são amplamente empregados na calibração e validação de modelos numéricos. Além disso, a adequada caracterização dos parâmetros possibilita a realização de análises de sensibilidade, contribuindo para a robustez das simulações. O presente trabalho tem como objetivo avaliar, por meio de ensaios em escala de bancada, a influência das frações granulométricas, do teor de umidade e da absorção de água na repetibilidade dos ensaios mencionados, utilizando uma amostra de minério de ferro. A partir dos resultados obtidos, busca-se determinar o número mínimo de ensaios necessários para garantir uma calibração confiável dos parâmetros de contato para simulações em DEM

The simulation of granular materials using the Discrete Element Method (DEM) depends on the proper definition of contact parameters between particles and surfaces, such as coefficients of friction and restitution, normal and tangential stiffness, as well as adhesion and damping properties, all of which directly influence the dynamic behavior of the system. The experimental characterization of these parameters is essential to ensure the physical fidelity of simulations, enabling the accurate reproduction of phenomena such as flow in silos and chutes, arch formation, segregation, and compaction. In mining applications, particularly those involving cohesive iron ore, this step becomes even more critical. Tests such as angle of repose, inclined plane, and drawdown are widely used for the calibration and validation of numerical models. Furthermore, the proper characterization of these parameters allows for sensitivity analyses, contributing to the robustness of simulations. The present work aims to evaluate, through bench-scale experiments, the influence of particle size distribution, moisture content, and water absorption on the repeatability of the tests, using an iron ore sample. Based on the results obtained, the study seeks to determine the minimum number of tests required to ensure reliable calibration of contact parameters for DEM simulations.

Keywords

Parametrização de DEM, Caracterização experimental, Minério de ferro

DEM parameterization, Experimental characterization, Iron ore