مطالعه عددی اثر انرژی ورودی بر شکست دینامیکی سنگ در آزمایش هاپکینسون

Abstract

در مکانیک شکست و خُردشدگی سنگ، پژوهشگران همواره به دنبال رابطه‌ای بین انرژی مصرفی در سنگ با نمودار توزیع دانه‌بندی آن در اثر شکست دینامیکی بوده‌اند که به موضوعی قابل بحث تبدیل شده است. این ارتباط برای شناخت و بهینه کردن مصرف انرژی در صنعت تولید سنگ دانه‌ها بسیار ضروری است. از این رو مدل‌سازی عددی آزمایش هاپکینسون با استفاده از یک روش ترکیبی المان محدود و المان گسسته انجام شد. با اعمال بارگذاری‌های متفاوت و در نرخ‌های تنشی مختلف ثابت شد، چگالی انرژی مصرفی با افزایش نرخ تنش به صورت خطی تغییر می‌کند. همچنین مقاومت دینامیکی سنگ با افزایش چگالی انرژی مصرفی روند افزایشی به خود می‌گیرد. با ترسیم نمودار توزیع دانه‌بندی در نرخ‌های تنشی متفاوت نشان داده شد که با افزایش نرخ تنش، توده‌های تشکیل‌شده پس از شکست نمونه شبیه‌سازی شده، ریزتر شده‌اند. علاوه بر این، نتایج عددی همانند بررسی های آزمایشگاهی نشان می دهند که در یک سیستم لگاریتمی، اندازه متوسط دانه های سنگ خرد شده با نرخ تنش اعمالی رابطه خطی دارد.