[发明专利]一种测试反演岩块破碎能耗的方法及装置

权利要求书

1.一种测试反演岩块破碎能耗的方法，其特征在于：所述方法包括：

1)选取待进行冲击破碎实验的岩块试样，针对所述岩块试样建立三维数值计算模型；

2)将所述岩块试样进行冲击破碎实验，收集破碎后的岩块试样，统计所述岩块试样破碎后的粒度，获得实验粒度级配分布数据；

3)将所述岩块试样破碎后的粒度对应的断裂能参数输入到所述三维数值计算模型中进行数值反演，获得数值粒度级配分布数据；

4)判断所述数值粒度级配分布数据与所述实验粒度级配分布数据是否在误差区间内；

5)如果不在误差区间内，动态调整所述断裂能参数，输入至所述三维数值计算模型以优化，输出优化后的数值粒度级配分布数据，重复步骤4)-5)；如果在误差区间内，则输出对应的断裂能参数。

2.根据权利要求1所述的一种测试反演岩块破碎能耗的方法，其特征在于：

所述步骤1)中所述三维数值计算模型的建立包括：

采用三维扫描技术对所述岩块试样进行扫描，建立所述岩块试样的三维几何模型，并进行网格剖分，以构建所述三维数值计算模型。

3.根据权利要求1所述的一种测试反演岩块破碎能耗的方法，其特征在于：

所述三维数值计算模型进行数值反演之前还需要输入所述岩块试样的计算工况，具体为材料属性、边界条件、计算网格类型、数值模拟方法和力学本构模型。

4.根据权利要求3所述的一种测试反演岩块破碎能耗的方法，其特征在于：

所述材料属性包括岩块试样数值模型单元的物理力学参数和接触面的断裂能参数；

所述边界条件是所述冲击破碎实验中对所述岩块试样的约束条件和施加的冲击速度；

所述数值模拟方法包括有限元法、有限体积法、有限差分法、块体离散元法、颗粒离散元法、无网格法和连续非连续单元法；

所述力学本构模型包括线弹性本构和断裂能本构。

5.根据权利要求1所述的一种测试反演岩块破碎能耗的方法，其特征在于：

所述步骤5)中的所述动态调整断裂能参数的内容为：

将所述数值粒度级配分布数据与所述实验粒度级配分布数据进行对比，寻找差异点，然后调整所述数值粒度级配分布数据中所述差异点对应尺寸的断裂能参数，以优化所述三维数值计算模型。

6.根据权利要求1所述的一种测试反演岩块破碎能耗的方法，其特征在于：

所述岩块试样为脆性岩石材料，是岩浆岩、沉积岩和变质岩中的任一种。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的测试反演岩块破碎能耗的方法的装置，其特征在于：所述装置包括：

试样舱，用于装载岩块试样并进行冲击破碎实验；

动力加载装置，连接所述试样舱，为所述冲击破碎实验发射所述岩块试样提供所需的动力；

破碎监测模块，连接所述试样舱，用于监测所述岩块试样在所述冲击破碎实验中的参数变化、统计岩块试样破碎后的粒度参数；

数值反演模块，连接所述破碎监测模块，根据所述岩块试样建立三维数值计算模型，并根据所述破碎监测模块的监测数据进行数值反演，动态调整所述三维数值计算模型中的断裂能参数，以优化所述三维数值计算模型。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述试样舱包括试样固定单元、发射套管、撞击靶板和收集舱，所述岩块试样放置于所述试样固定单元上，所述试样固定单元连接有所述动力加载装置，在所述动力加载装置的驱动作用下，所述岩块试样穿过所述发射套管撞击位于所述收集舱内的所述撞击靶板，所述收集舱连接有所述破碎监测模块，以对所述岩块试样破碎后的粒度进行参数统计。