Горобец Л.Ж., Верхоробина И.В. Закономерности формирования гранулометрии частиц геоматериалов при разрушении

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-140

Geoteh. meh. 2018, 140, 50-60

DOI:  https://doi.org/10.15407/geotm2018.03.050

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИИ ЧАСТИЦ ГЕОМАТЕРИАЛОВ ПРИ РАЗРУШЕНИИ

1Горобец Л.Ж., 2Верхоробина И.В.

1Национальный технический университет «Днепровская политехника»,

2Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины

УДК [622.02: 539.2/8]: 620.174.24

Язык: Русский

Аннотация.

Цель работы состоит в обобщении закономерностей формирования распределений частиц по размерам при разрушении (измельчении) материалов с позиций новых открытий в физике разрушения и современных знаний о развитии  фрагментирования в нагружаемом геоматериале, в частности, с учетом дискретно-волновой природы вещества, авторезонансного механизма разрушения (диспергирования) и фрактального закона о полимодальном распределении частиц по размерам.  Рассмотрены закономерности формирования распределений по размерам  частиц при разрушении с учетом  связей, задающих структуру и уровень накопления энергии к моменту распада твердого тела на фрагменты и отдельности. Важным фактором взаимодействия и укрупнения микротрещин является гетерогенность структуры нагружаемого тела. Обоснованы физические принципы, критерии и параметры эволюции фрагментирования при нагружении геологического материала. В развитии эффектов диспергирования ведущая роль отводится стадии авторезонанса. Принцип автомодельности разрушения на любом масштабном уровне задает связь длины акустических волн  при разрывах  с длиной трещин. Сформулированы научные предпосылки изучения гранулометрии разрушенных частиц. Новый  подход к решению поставленной задачи включает использование связи дискретно-волнового критерия микроразрушения с процессом диспергирования. Дано физическое объяснение закономерности появления максимумов на кривых распределения частиц по размерам. Процесс формирования гранулометрического состава частиц при разрушении (дроблении, измельчении) реализуется с участием закономерности выполнениядля ряда характерных размеров частиц геометрической прогрессии, основанием которой служит величина дискретно-волнового критерия микроразрушения Вl= 2,1–3,1. Приведенные примеры подтверждают принцип подобия распределений трещин и отдельностей. Поскольку характерные размеры образующихся частиц кратны величине Вl, представляется целесообразным при оценке гранулометрии измельченных продуктов соблюдение величины модуля классификации на уровне значения дискретно-волнового критерия  микроразрушения.

Ключевые слова: геологические материалы, трещина, разрушение, дискретно-волновой критерий, измельчение, гранулометрия.

Список литературы:

1. Куксенко В.С. Микромеханика разрушения материалов: Автореф. дис…д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07/Ин-т высокомолек. соедин.-Л., 1977. - 36 с.

2. Куксенко В.С. Кинетические аспекты процесса разрушения и физические основы его прогнозирования //  Прогноз  землетрясений, 1984,  № 4,  C. 8-20.

3. Бовенко В.Н. Основные положения автоколебательной модели предразрушающего состояния твердых тел // ДАН СССР,-1986, Т. 286,  № 5, С. 1097-1101.

4. Бовенко В.Н. Синергетические эффекты и закономерности релаксационных колебаний в состоянии предразрушения твердого тела: Автореф. дисс. д-ра физ.-мат. наук:  М.: 1990, 30 с.

5. Бовенко В.Н., Горобец Л.Ж. Применение автоколебательной теории разрушения для прогнозирования энергоемкости процесса измельчения твердых тел // ФТПРПИ, 1986,  № 1, С. 106-111.

6. Горобец Л.Ж. Развитие научных основ измельчения твердых полезных ископаемых. Автореф. дисс. д-ра техн. наук, Днепропетровск: НГУ, 2004, 35 с.

7. Горобец Л.Ж., Верхоробина И.В. Трансформация энергии на стадии диспергирования нагружаемой геосреды, Геотехническая механика: межведоств. сб. науч. тр., 2017, Вып. 136, С. 107-115.

8. Чупрынин В.И. Разрывные автоколебания в геофизических системах, М.: Наука, 1983, 92 с.

9. Горобец Л.Ж., Верхоробина И.В. Принципы и показатели функционирования геосреды при нагружении, Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр., 2016, Вып. 129,  С.122-135.

10. Бовенко В.Н., Горобец Л.Ж. О проявлении дискретности твердых тел //ДАН  СССР,. 1987, Т. 292, № 5, С. 1095-1100.

11. Гейликман М.Б., Писаренко В.Ф. О самоподобии в геофизических явлениях. Дискретные свойства геофизической среды / Под ред. Садовского М.А., М.: Наука, 1989, С. 109-131.

12. Петров В.А., Горобец Л.Ж.  Размерный эффект концентрационного  порога разрушения // Изв. АН СССР. Физика земли, 1987, № 1, С. 95-98.

13. Веттегрень В.И. Куксенко В.С., Томилин Н.Г., Крючков М.А. Кинетика и иерархия процесса накопления трещин в гетерогенных материалах. Геодинамика и напряженное состояние недр Земли / Ред. Леонтьев А.В., Новосибирск: Институт горного дела. 2004. С. 373–377.

14. Лютый А.И., Поповченко С.Е. Строение Земли и геологические процессы в свете релаксации упругой энергии вещества недр: Монография, Днепропетровск: НГУ, 2005, 272 с.

15.Бовенко В.Н., Старцев В.М. Дискретно-волновая природа надмолекулярной организации аморфного полимера //Высокомолек. соед., Серия Б., 1994, Т. 36, № 6, С. 1004 –1008.

16. Бовенко В.Н., Герасимов Р.Ю., Горобец Л.Ж.Радиоспектроскопия продуктов сверхтонкого измельчения  //  Научная сессия НИЯУ МИФИ-2010. Аннотации докладов. В 3 томах. Т.2. Нанофизика и нанотехнологии. Фундаментальные проблемы науки, М.:НИЯУМИФИ, 2010, С. 73-74.

17. Горобец Л.Ж., Шуляк И.А., Верхоробина И.В., Методика исследования и оценки показателей диспергирования горных пород, Вестник Нац. техн. ун-та “ХПИ”, №51, 2005, с.132-138.

18. Бовенко В.Н., Горобец Л.Ж. Дискретно-волновая природа диспергирования // Науковий вісник НГУ, 2008, №1, С. 7-9.

Об авторах:

Горобец Лариса Жановна, доктор технических наук, профессор, Национальный технический университет «Днепровская Политехника» (НТУ «ДП»), г. Днепр, Украина, larisa-gorobets@rambler.ru

Верхоробина Инна Владимировна, магистр, инженер в отделе геодинамических систем и вибрационных технологий, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), г.Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.