摘要：液膜在离心粒化器边缘的破碎模式直接决定了雾化后的液滴形态和尺寸分布,是影响物料品质的关键因素。针对转盘粒化器,提出临界转变系数表征液膜由膜状向纤维状破碎的转变条件,并拓展至其他破碎模式,建立了滴状向纤维状、完全纤维状及纤维状向膜状破碎转变的临界关系。结果表明,转盘表面润湿性对于液膜呈滴状以及滴状向纤维状模式转变影响显著,未完全润湿导致临界流量存在一定的随机性,转盘直径与临界流量间无明确规律;而完全纤维状以及膜状时,大直径转盘临界流量明显升高。转速、流量、密度及黏度的提高,破碎模式趋向于膜状;而增大表面张力,即使对于较大流量和转速,液膜也能维持纤维状或滴状模式。调整转盘直径将引起表面张力与离心力同时变化,若未打破平衡,其破碎模式不会改变。研究结果为转盘粒化器的设计与优化提供了可借鉴的理论与应用基础。

摘要：为了研究节理岩石的破碎模式,文章建立了TBM刀具侵入节理岩石的2D离散单元模型,设计出两组0~15 MPa围压下切削仿真试验,其中一组用于双刀切割水平节理岩石,节理间距js取80 mm,100 mm,150 mm和200mm;另一组用于单刀切割倾斜节理岩石,节理倾角α为15°,30°,45°和60°。仿真结果表明,由于围压及节理对裂纹扩展的明显控制作用,切削过程中共观察到8种典型破碎模式。通过对破碎临界应力、标准切入率及裂纹扩展能力等指标进行定量分析发现,TBM刀具在有围压下的破岩效率较无围压的低,且随着节理间距的增加,破岩效率先增加后减少,而破岩效率随节理倾角的增加总体趋于增加。当节理间距为150 mm及节理角度为45°~60°时,切削效率相对较高。仿真获得的大部分破碎模式与文献试验观察到的宏观破碎现象具有良好的一致性。

摘要：单颗粒破坏是影响颗粒材料力学性能和变形特性的重要因素,研究单颗粒的强度和破碎特性可为堤坝变形控制提供试验参数和理论基础,具有重要意义。为研究单颗粒破碎模式对灰岩料的破碎特征和强度特征的影响作用,对不同粒径的庙堂水库灰岩料开展单颗粒压缩试验,总结了4种颗粒破碎模式,并根据颗粒破碎模式将颗粒分类进行筛分统计,研究了颗粒破碎模式对灰岩料破碎特征的强度特征的影响作用。结果表明:除棱角破坏型破坏模式外,其余破坏模式下颗粒级配曲线拟合成果均符合分形分布,破碎后级配曲线拟合成果计算分形维数D较为准确,而棱角破坏型破坏模式的拟合成果值得商榷。不同破坏模式下的颗粒破碎强度均具有明显的尺寸效应,且破碎强度存在明显的差异。结果可为颗粒材料力学性能研究提供理论基础。

摘要：为了研究三维情况下单个颗粒在不同约束模式下的破碎特性,对颗粒开展了物理试验和基于连续-离散耦合数值分析方法 (FDEM)的数值试验研究.通过改变颗粒周边约束的个数和位置,设定了不同的约束模式,并采用奇异值分解(SVD)对颗粒约束模式进行量化,分析约束模式对颗粒破碎模式、破碎强度和碎片尺寸分布的影响.结果表明,颗粒在不同的约束模式下呈现出3种典型的破碎形式:削切、劈裂和碎裂.统计不同约束个数下的颗粒破碎峰值荷载,其在4~6个约束个数情况下变化并不明显,可以认为在离散元数值(DEM)模拟中采用接触力准则判断颗粒破碎具有一定的适用性.分析碎片尺寸分布,为构建更加合理的碎片替换模式进行离散元颗粒破碎模拟提供了参考和依据.

摘要：为了研究不同围压条件下TBM刀具在掘进施工过程中的破岩机理,基于2-D离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了双把TBM刀具侵入岩石的仿真模型。在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了不同围压条件以及不同刀间距下岩石裂纹生成,扩展和岩石破碎的全过程。仿真结果表明:TBM刀具作用下岩石存在四种基本的破碎模式,它们的出现与围压以及刀间距有关;破碎模式对刀具的破岩效率,岩石破碎块度均有影响;随着围压的增加,最优刀间距增大,但围压超过一定值后,最优刀间距反而减小。

摘要：部分抽水蓄能电站大坝使用软岩作为坝体填筑料。在开采、填筑和碾压过程中软岩容易发生破碎,颗粒级配和填充关系发生变化,对筑坝料强度和变形特性有较大影响。目前,对软岩筑坝料的颗粒破碎特性的研究还不够充分,与硬岩筑坝料颗粒破碎特性的差异认识还不够全面。对取自某抽水蓄能电站的软岩筑坝料进行了颗粒筛分、颗粒扫描和颗粒破碎试验,比较了软岩与硬岩颗粒破碎模式、分形维数、破碎强度和尺寸效应的差异,分析了颗粒形状和粒径对软岩颗粒破碎模式和破碎强度的影响,量化了软岩颗粒形状与破碎强度的关系。结果表明:软岩颗粒的破碎模式可分为粉碎式、分裂式和混合式3种,其中粉碎式为软岩和低强度硬岩颗粒特有的破碎模式;软岩颗粒破碎产生的碎片尺寸与碎片个数服从分形分布,分形维数为2.198,与灰岩、玄武岩和砂岩相近,略低于大理岩、石灰岩,软岩颗粒破碎表面会产生更多的细小碎片;软岩颗粒的破碎强度显著低于硬岩颗粒,平均Weibull模数为1.48,也低于大多数硬岩颗粒,其破碎强度的尺寸效应和离散性更强;软岩颗粒的破碎模式主要取决于颗粒形状,破碎强度主要取决于颗粒粒径,形状与破碎强度的关系可用所提出的公式定量描述。

摘要：为研究切削顺序对全断面岩石掘进机(TBM)刀具破岩机理的影响,基于二维离散单元法,利用离散元仿真软件建立无围压条件下2把TBM刀具同时、顺次切削节理不发育岩石的仿真模型。在此基础上设计1组数值试验,模拟TBM刀具在不同刀间距下分别以这2种方式切割岩石时,岩石裂纹生成、扩展和岩石破碎块形成的全过程。最后,利用滚刀回转实验台对顺次加载方式下岩石的破碎模式进行验证。研究结果表明:切削顺序决定了岩石的破碎模式,但并不影响最优刀间距;当刀间距大于80mm时,顺次加载方式的破岩效率不再高于同时加载方式下的破岩效率;在2种加载方式下,岩石应力场的分布基本对称;破碎块的形成与侧向裂纹的交汇密切相关。

摘要：落石碰撞损伤破碎和碎片速度对落石运动轨迹准确预测至关重要。为揭示碰撞损伤破碎和碎片速度,采用结晶法及三维离散元建模,针对球板碰撞室内试验,开展球砾碰撞损伤破碎三维离散元模拟。模拟结果表明,球砾损伤破碎模式与室内试验完全吻合;较高碰撞速度使球砾内部产生径向宏观裂纹和二级宏观裂纹,将球砾破碎成较小块体;二级环向裂纹源于橘子状碎片进一步压缩。径向宏观裂纹的产生导致裂纹数显著增加;基于裂纹数的损伤率随碰撞速度的增加呈3个不同阶段,接触力同样受损伤破碎显著影响;球砾碰撞破碎会产生高速碎片,碎片速度可高达碰撞速度的3.2倍,以等效粒径小于0.11的小碎片为主;碰后碎片速度方向随碰撞速度发生显著变化,变化与球砾碰撞破碎模式相对应。

摘要：为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形态、变形系数及时间特性的影响规律。模拟结果表明:液氮液滴的We高于常温液滴,且更容易发生变形和破碎;随着We的增大,液氮液滴依次发生袋状破碎、多模式破碎和剪切破碎;液滴迎风面和背风面的压差均随时间呈现先增大后减小的规律,发生转变的原因是袋状结构形成或边缘液滴颗粒脱落;不同液氮液滴破碎模式下,变形系数的变化规律差异明显;液氮液滴无量纲初始破碎时间随We的增大而减小,在0<We<100时,临界变形系数维持在2.6附近。研究结果可为低温风洞中液氮喷雾冷却系统的优化提供理论依据。

摘要：高速岩质滑坡中的冲击破碎解体对其运动特性有较大的影响,并且运动过程中能量的迅速耗散与运动性能的瞬时改变,导致受灾范围的增大。通过开展物理模型试验,考虑岩质滑坡的复杂地形条件,设计陡坎来模拟滑坡体与外部不均匀地形之间的多次连续碰撞,利用不同物质组成和配比的不同数量的单位试块进行试验,研究岩质滑坡冲击破碎运动过程中滑块组成物质粒径、块体体积/试块数量对其运动特性的影响,采用高速摄像机及数码摄像机记录整个运动过程。试验结果表明:滑块总体运动时间随粒径的减小而增加并随块体体积的增加而增加,且堆积时间的增加为滑块总体运动时间增加的主要控制因素;块体平均速度及出口处的速度随粒径的减小而减小,随块体体积/试块数量的变化不明显,但整体波动范围均在1m/s之内;冲击破碎所造成的直接能量耗散占总势能的比例较小,但冲击破碎是岩质滑坡运动过程中能量耗散的重要因素,控制滑坡体的运动特性和能量耗散形式。