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首（shǒu）頁 > 技術文章

高壓水射流壓力（lì）釋放效應的理論分析和壓力計算

時（shí）間：2012-11-29     來源： http://www.dygqhm.com

卸載和加載一樣可以使受載物料發生破壞。同樣，顆粒在液體的靜水壓力作用下，由於彈（dàn）性變形而體積縮小，並在顆粒（lì）中儲存彈性應變能。當（dāng）壓力突然釋放時，儲存在（zài）顆粒中的應變能會隨之釋放。由於材料的抗拉強（qiáng）度遠遠低於其抗壓強度（dù），而且應變能的突然釋放和慣性作用就（jiù）會導致（zhì）顆粒卸載時（shí）的拉應力破壞。
 
在高壓水射流粉碎中，物料顆粒被加入到水射流中，首先（xiān）顆粒受到靜水壓力被加壓到高壓（yā）狀態，使得顆粒內儲存有很高（gāo）的彈性應變能，然後經水射流（liú）加速而被突然釋放，實現壓力釋放效應而被粉（fěn）碎。
 
對於突然卸載的載荷釋放效應，蘑菇视频在线观看免费可以通過（guò）簡單的彈簧加卸載過程來說明。
 
壓力突然（rán）釋放的卸載效應
 
上圖所示的彈簧，其剛度為 剛度，當作用在其上的力增大到（dào） N 時，彈簧端部被壓縮到 U1，而相（xiàng）應彈簧的壓縮應變能為 彈簧的壓縮應變（biàn）能力表達式。此時（shí）如果將作用力 N 突（tū）然移去，彈簧立即下彈，並（bìng）發生振（zhèn）動。由（yóu）於能量守恒，其下端瞬間最大位移可達（dá）平衡位置 O 點以下的 U1 處。也就是說突然卸（xiè）載的載荷效應，相當於將量值（zhí）相（xiàng）同（tóng）的（de）荷載，反向（xiàng）加到其上。
 
與（yǔ）原加載不同的是，加載時彈（dàn）簧承受的是壓應力，而卸載時（shí）彈（dàn）簧承受的（de）是拉應力。對於抗拉強度低於其抗壓強（qiáng）度（dù）的材料，采用壓力（lì）釋放進行（háng）粉碎是完全可行的。實際上，大多數（shù）脆性材料都具有抗拉強度遠遠（yuǎn）低於其抗壓強度的特性。
 
根據斷裂力（lì）學可知，固體顆粒在外（wài）力作（zuò）用下，其彈性應變能不斷增加（jiā），達到一定程度後，就在顆粒內（nèi）形成裂紋或使裂紋（wén）不斷擴（kuò）展，進而失穩破（pò）裂。其裂紋產生和擴展的能（néng）量全部來（lái）自於顆粒內儲存的彈（dàn）性應變能。
 
假設被粉碎的（de）物料顆粒為各向同性均勻球，球的半徑為 b，在球外表麵受均勻壓力 p 的作用。由球對稱問題的平衡微分方程：
 
平衡微方方程  公式(1)
 
可以解得顆粒受到的（de）應力表達式為：
 
顆（kē）粒受到（dào）的（de）應力（lì）表達式  公（gōng）式(2)
 
在壓力（lì）作用下的應變為（wéi）：
 
壓力作用下的應變（biàn）表（biǎo）達式1  公式(3)
 
壓力作用下的應（yīng）變表達式2  公式(4)
 
壓力作用下的應變表達式3  公（gōng）式(5)
 
壓力作（zuò）用下的應變表達式4  公式（shì）(6)
 
 則顆粒在（zài）壓力 p 作用下的應變能為：
 
顆粒在（zài）壓力作用下的應變表達式  公式(7)
 
根據破碎力學研究超細磨礦時，將破碎能定義為：輸入到球形顆粒上達到瞬時破碎的彈性應變能。並推導得出單位（wèi）質量破碎能與強度（dù）的關係（xì）為（wéi）：
 
單位質量破碎能與強度（dù）的關係  公式(8)
 
對於（yú）半徑為 b 的（de）球形顆粒：
 
M公式  公式(9)
 
代入公式(8)可得（dé）：
 
U1表達式  公式(10)
 
當顆（kē）粒受（shòu）到均勻壓力（lì） p 後，在其體內已聚集了如公（gōng）式(7)所示的彈性應變能。如果（guǒ）將均勻壓力（lì） p 突（tū）然釋放，則（zé）球（qiú）體內將（jiāng）出現拉伸應力。因此，顆粒（lì）所受的應力隻要達（dá）到材料的拉伸（shēn）強度就會被破壞。所（suǒ）以，公式(10)的強度 S 就可用材料的拉伸（shēn）強度 σl 來代替，則公式(10)可變為：
 
U1另一種表達式（shì）  公式(11)
 
設積（jī）聚在顆粒內的彈性變形能（néng），在釋放時全（quán）部轉變為顆粒（lì）的破碎能：
 
U表達式  公式(12)
 
即：
 
P公式  公式（shì）(12)
 
公式(12)說明（míng）顆粒在壓力突然釋放（fàng）時得到破壞，需給予球形顆粒的（de）均（jun1）勻壓力 p 的表達式。
 
如果考慮強度（dù）隨體積的變換，則給出（chū）的強度（dù）關係為：
 
強度關係表達式  公式(13)
 
即：
 
P的另一種公式  公式(14)
 
上（shàng）式中，單（dān）位體積試樣的拉伸強度 —單位體積試樣 單位（wèi）體積試樣 的拉伸強度（dù）；
        m —材料的均勻（yún）性係數。
 
公式(14)表明，要使半徑為 b 的球形顆粒受壓（yā）釋放粉碎所需的壓力，隻與顆粒材料的物理力學特性和幾何尺寸有關。
 
由此（cǐ）可知，通（tōng）過壓力釋放粉碎物理所需的壓力比（bǐ）材料的抗拉強度高，但（dàn）要比材料的（de）抗壓強度低（dī）很多。同時，作用在顆粒上的均勻壓力越大，積聚在顆粒（lì）內的彈性（xìng）應變（biàn）能就越高，壓力釋（shì）放後的粉碎效（xiào）果就越好。
  • 標簽（qiān）：
  • 理論分析
  • 壓力（lì）計算
  • 高壓水射流
  • 壓力釋（shì）放效應
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