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

در مکانیک شکست و خردشدگی سنگ، پژوهشگران همواره به دنبال رابطه ای بین انرژی مصرفی در سنگ با نمودار توزیع دانه بندی آن در اثر شکست دینامیکی بوده اند که به موضوعی قابل بحث تبدیل شده است. این ارتباط برای شناخت و بهینه کردن مصرف انرژی در صنعت تولید سنگ دانه ها بسیار ضروری است. از این رو مدل سازی عددی آزمایش هاپکینسون با استفاده از یک روش ترکیبی المان محدود و المان گسسته انجام شد. با اعمال بارگذاری های متفاوت و در نرخ های تنشی مختلف ثابت شد، چگالی انرژی مصرفی با افزایش نرخ تنش به صورت خطی تغییر می کند. همچنین مقاومت دینامیکی سنگ با افزایش چگالی انرژی مصرفی روند افزایشی به خود می گیرد. با ترسیم نمودار توزیع دانه بندی در نرخ های تنشی متفاوت نشان داده شد که با افزایش نرخ تنش، توده های تشکیل شده پس از شکست نمونه شبیه سازی شده، ریزتر شده اند. 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.

کلیدواژه ها:

Consumed energy density ، Loading rate effect ، Split Hopkinson Pressure Bar ، Particle size distribution ، Dynamic loading ، Discrete element method ، Finite element method ، چگالی انرژی مصرفی ، اثر نرخ بارگذاری ، آزمایش هاپکینسون ، نمودار دانه بندی ، بارگذاری دینامیکی ، المان گسسته ، المان محدود