不规则铜钼矿颗粒断裂强度分布实验研究

不规则矿石颗粒的断裂是矿物加工过程中常见的现象,其强度分布决定了矿石破碎特性。为了定量分析不规则颗粒的强度分布,通过对5种不同粒级的铜钼矿颗粒进行准静态单轴压缩实验,确定破碎过程中的最大破碎力和断裂能。选取3种常见的统计学模型分别对不同定义下的(最大破碎力、断裂应力、断裂能和断裂比能)颗粒强度进行拟合,并研究了其与颗粒尺寸和材料特性之间的定量关系。试验结果表明:Weibull模型较Lognormal和Lmogintic两种模型更适合描述铜钼矿颗粒的强度分布,其模型中强度分布的离散程度D只与材料特性有关,与颗粒尺寸呈弱函数关系;F_(63.20)、E_(63.20)与颗粒尺寸呈正比关系,而σ_(63.20)和Em_(63.20)随着颗粒尺寸的增大呈幂函数规律减小;不同定义下的颗粒强度之间(最大破碎力-断裂能和断裂应力-断裂比能)的关系都只与材料特性有关,而与颗粒尺寸无关,在双对数坐标系下斜率分别为1.49与0.67。

单轴压缩作用下煤岩颗粒强度分布试验研究

破碎过程中颗粒强度是最重要的物料机械性质.物料最终的产物粒度分布主要取决于入料粒度的强度分布.利用WDW-100E微机控制电子万能试验机对尺寸为40~90 mm的煤岩颗粒进行单轴压缩,得到了颗粒破碎过程的最大破碎力和断裂能,以最大破碎力和断裂能2个参数来定义颗粒的破坏强度,并比较两者之间的关系.选择3个常见的统计学模型:Logistic模型、Weibull模型和Lognormal模型拟合煤岩颗粒强度分布,最终确定一个适合煤岩颗粒强度分布的数学模型.试验结果表明:Logistic模型适合描述煤岩颗粒强度分布规律;最大破碎力、断裂能分别与颗粒尺寸的平方呈线性关系;最大破碎力和断裂能之间可以相互转换且两者之间的相互关系与颗粒的尺寸无关;在位移测量精度不高的情况下,建议用最大破碎力来表示不规则颗粒的强度.

爆炸载荷下脆性颗粒体系破碎特性的数值研究

试验发现,以球形TNT为中心爆源,球形玻璃珠构成的颗粒和球壳中发生破碎的颗粒体积分数随当量比(颗粒球壳的质量与TNT炸药的质量比)的增加呈现指数衰减规律。采用有限元与离散元耦合的连续非连续数值方法,揭示了中心炸药起爆后颗粒环壳内爆炸波的传播衰减和在环壳外界面反射后的稀疏卸载过程。由于爆炸波的短脉冲特性,颗粒内部应力场始终处于应力非均衡状态,采用应力均衡状态下颗粒破碎强度的Weibull分布会得到远高于试验测得的破碎颗粒体积分数。因此采用破坏波传播特征时间内的平均诱导应力而非瞬时诱导应力作为颗粒破碎强度的应力指标,并通过试验结果确定破坏波传播特征时间。考虑了应力传播的非均匀性对于颗粒破碎的影响,得到了平均诱导应力峰值的概率分布随比例距离的变化规律,结合修正后的颗粒破碎强度Weibull分布建立了破碎颗粒体积分数随比例距离的变化模型。

挤压作用下脆性物料断裂强度分布研究

为了定量分析脆性物料粉碎数学模型中断裂概率与颗粒尺寸、物料特性的关系,对典型的脆性物料K9玻璃球和陶瓷球进行准静态挤压试验,研究加载速率、样本空间、颗粒尺寸对颗粒破碎特性的影响规律.采用经典的两参数Weibull分布模型对颗粒的强度进行拟合,研究了两参数Weibull分布模型中参数与颗粒尺寸、物料特性之间的定量关系.研究结果表明:准静态挤压作用下,加载速率对物料颗粒的破碎特性影响不显著;样本空间会影响颗粒强度特征值的精度;K9玻璃球与陶瓷球的荷载特征满足Hertz弹性接触模型.不同尺寸K9玻璃球与陶瓷球的断裂强度分布均满足Weibull分布,模型中的特征应力与颗粒尺寸存在明显的幂率关系,Weibull分布模量与颗粒尺寸不存在显著的依赖关系.本论文的研究成果进一步丰富和扩展了脆性物料破碎的理论与研究方法.