МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ РУЙНУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ ІЗ РІЗНИМИ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ В УМОВАХ СТАТИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Іван Назаренко; Євген Міщук; Петро Ладкін

doi:10.32347/tb.2025-43.0604

Автор(и)

Іван Назаренко Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна
Євген Міщук Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна
Петро Ладкін Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна

DOI:

https://doi.org/10.32347/tb.2025-43.0604

Ключові слова:

реологічна модель, метод скінченних елементів, когезія, кут внутрішнього тертя, пластична деформація, напруження

Анотація

Основним технічним показником дробильної машини є питома витрата енергії на одиницю отриманого продукту. У зв'язку з розвитком технологій та збільшенням обсягів будівництва, перед інженерами постає завдання оптимізації конструкцій дробильних машин з метою зменшення енерговитрат на процес руйнування матеріалу. Тобто, дослідження використання різних реологічних моделей матеріалу в процесі дроблення та врахування геометрії поверхні робочих органів дробарок є актуальним завданням сьогодення. У роботі розглянуто картини напружень та деформацій різних реологічних моделей, що використовуються для опису гірських порід в умовах статичного навантаження. Проаналізовано параметри реологічної моделі Кулона-Мора та вплив когезійної міцності та кута внутрішнього тертя на процес руйнування. Побудовано графіки залежності залишкової когезії від пластичної деформації матеріалу за умови різних значень ефективної пластичної деформації. Оцінено навантаження матеріалу клиновими та плоскими профілями дробильних плит. Наведено залежність, яка визначає раціональну ширину контактної поверхні дробильних плит залежно від навантаження та фізико-механічних властивостей контактуючих тіл.

Посилання

Ye. O. Mishchuk, I.I. Nazarenko (2023) Analysis of the energy laws of material destruction. Strength of Materials and Theory of Structures. 2023. № 110, p. 294-315. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.110.294-315.
Evertsson, C. M., & Bearman, R. A. (1997) Investigation of interparticle breakage as applied to cone crushing. Minerals Engineering, 10(2), 199–214. https://doi.org/10.1016/S0892-6875(96)00146-X.
Nikolov, S. (2002) Modelling and simulation of particle breakage in impact crushers. Minerals Engineering, 15(10), 715–720. https://doi.org/10.1016/S0892-6875(02)00074-6.
Irani, N., Tafili, M., Salimi, M., Goudarzy, M., & Wichtmann, T. (2025) Particle breakage: Explor-ing the numerical and experimental approaches in crushable soil mechanics. Archive of Applied Mechanics, 95, Article 151. https://doi.org/10.1007/s00419-025-02845-0.
Tang, C. A., Xu, X. H., Kou, S. Q., Lindqvist, P.-A., & Liu, H. Y. (2001). Numerical investigation of particle breakage as applied to mechanical crushing—Part I: Single-particle breakage. Powder Technology, 122(2–3), 109–120. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(01)00075-2.
Cleary, P. W., & Sinnott, M. D. (2015). Simulation of particle flows and breakage in crushers us-ing DEM: Part 1 – Compression crushers. Minerals Engineering, 74, 178–197. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.10.021.
Briggs, C. A., & Bearman, R. A. (1996). An investigation of rock breakage and damage in commi-nution equipment. Minerals Engineering, 9(5), 489–497. https://doi.org/10.1016/0892-6875(96)00037-4.
ANSYS. (2025). ANSYS Mechanical APDL material reference (v25.1) [Manual]. ANSYS, Inc. https://ansyshelp.ansys.com/public/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v251/en/ans_mat/ans_mat.html.
Sinha, R.S., Mukhopadhyay, A.K. Failure analysis of jaw crusher and its components using ANOVA. J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. 38, 665–678 (2016). https://doi.org/10.1007/s40430-015-0393-6.
C. Okechukwu1, O. A. Dahunsi, P. K. Oke, I. O. Oladele, M. Dauda and B. M. Olaleye Design and operations challenges of a single toggle jaw crusher: a review. Nigerian Journal of Technolo-gy (NIJOTECH) Vol. 36, No. 3, July 2017, pp. 814 – 821. http://dx.doi.org/10.4314/njt.v36i3.22.
Robert C. Dunne (2019) Mineral Processing & Extractive Metallurgy Handbook. Society for Min-ing, Metallurgy & Exploration, USA, p. 2258. ISBN 978-0-87335-385-4.
Gupta, A., & Yan, D. (2016). Mineral processing: Design and operations (2nd ed.). Elsevier.
Haldar, S. K. (2018). Mineral exploration: Principles and applications (2nd ed.). Elsevier.
Taggart, A. F. (1998). Hand book of ore dressing (pp. 255–280). John Wiley & Sons, Inc.
Bearman, R.T. Jaw and Impact Crushers. In SME Mineral Processing and Extractive Metallurgy Handbook; Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc.: Englewood, CO, USA, 2019; p. 367.
Murithi, M., Keraita, J.N., Obiko, J.O. et al. Optimisation of the swinging jaw design for a single toggle jaw crusher using finite element analysis. Int J Interact Des Manuf 18, 6351–6358 (2024). https://doi.org/10.1007/s12008-022-01044-3.
Wang Yalei, Lv Kun, Chen Zongyuan The Optimization of Jaw Crusher with Complex Motion Aimed at Reducing Stroke Feature Value of Its Outlet. International Journal of Engineering and Technical Research (IJETR) ISSN: 2321-0869 (O) 2454-4698 (P) Volume-8, Issue-01, January 2018.
Donovan, J. G. (2003). Fracture toughness based models for the prediction of power consump-tion, product size, and capacity of jaw crushers (Doctoral dissertation, Virginia Polytechnic Insti-tute and State University). Virginia Tech Electronic Theses and Dissertations.
Ciężkowski, P., Maciejewski, J., Bąk, S., & Kwaśniewski, A. (2020). Application of the new shape crushing plate in machine crushing processes. Studia Geotechnica et Mechanica, 42(1), 83–96. https://doi.org/10.2478/sgem-2019-0029.