基于弹塑性理论的溃坝尾矿砂下泄冲击力研究

发布时间：2024-03-16 11:27

　　为确定溃坝尾矿砂下泄冲击力,以弹塑性力学为基础,从微粒弹性碰撞入手,建立单尾矿砂微粒的冲击模型,并扩展至团聚尾矿砂的冲击力求解模型,推导出均匀级配、固液耦合的冲击力计算公式。结果表明:单尾矿砂微粒可通过弹性力学理论描述碰撞过程、求解碰撞力和碰撞时间;尾矿砂团聚微粒的碰撞模型的构建应考虑液相的粘聚力、颗粒间的接触和局部力系向空间转化三个方面;冲击速度、平均粒径和含沙量对冲击力的影响均呈幂函数型增加,干密度呈线性增加,相同边界条件下,冲击速度的改变对冲击力的影响最大,平均粒径和含沙量次之,干密度影响最小,该结果代表了尾矿砂所特有的细颗粒、级配均匀所展现的特征,为尾矿砂下泄冲击计算提供理论依据。

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【部分图文】：

图1单微粒碰撞计算模型

碰撞模型需考虑微粒的质量、下泄坡度、下泄距离、沿程摩擦等因素，在此基础上解析两弹性体的相互撞击问题，求解出撞击力、撞击时间。将尾矿砂简化为均匀球体A，质量为m1；构筑物简化为无限大板B，质量为m2；建立如图1所示的尾矿砂单微粒碰撞计算模型。根据尾矿砂微粒实际情况，假定m2无限大而....

图2碰撞接触局部变形

碰撞发生后，形成以O点为中心，发生挤压力为F的作用，并在此作用下发生局部变形，形成一个圆形接触面。此时，接触面半径远小于球A的半径R，采用弹性半无限体结果讨论局部变形，如图2所示。设α为压缩后圆心O′与板接触的压缩距离，碰撞过程无相对滑动，此时点M′与板接近距离也为α。

图3接触压缩圆求解面

根据物理特性，碰撞接触面为一个圆面，以此圆面为求解压力的图形，如图3所示。M点为M′接触完成时，M′在板上点的位置，按弹性力学半空间变力垂直压力q的解答，该位移为：

图4微粒之间的液桥作用

液桥力主要是由气-液相界面的表面张力和液桥内外的压力差引起的，粒子相对运动时受液桥力的黏滞作用，液桥力产生模型如图4所示。将静态液体桥力视为无量纲液桥体积和颗粒距离的函数，可由下式计算[12]:

本文编号：3929588