岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (10): 3537-3550.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0953CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0953
潘乾通1, 2,刘星炎1, 2,田健秋3
PAN Qian-tong1, 2, LIU Xing-yan1, 2, TIAN Jian-qiu3
摘要:
通过调控冲击能量(E=6.27、9.41、12.54 J)、冲击次数(n=1~15)及颗粒粒径(d=20、30、40 mm),系统揭示球形颗粒破碎分形维数D的动态演化机制。试验结果表明:(1)D随n呈非线性分段增长,初始冲击阶段(n=1~5)触发脆性断裂(如d=30 mm,E=12.54 J时,ΔD/Δn=0.062/次),后续冲击(n>5)因能量耗散导致增速衰减至0.015/次。(2)冲击能量-粒径-冲击次数之间存在耦合机制,冲击能量主导初始破碎效率,E从6.27 J提升至12.54 J使40 mm颗粒的D终值增长了13.5%;小粒径(20 mm)因应力集中效应显著提升D初始值;冲击次数对D的增益效率随n增加而衰减。(3)基础模型能够表征尺寸效应(多数工况误差<5%);扩展模型引入分形混沌系数χ,显著提升小颗粒预测精度。两类模型基本捕获了E-n-d耦合机制,是定量预测颗粒破碎的有效工具。
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