水射流理论及在矿业工程中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:288

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出版时间:2007-3

价格:39.00元

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isbn号码:9787562439974

丛书系列:

图书标签:

• 水射流
• 矿业工程
• 水力切割
• 岩石切割
• 矿山开采
• 工程技术
• 流体力学
• 材料力学
• 新型采矿技术
• 水能利用

《岩石破碎机理与优化设计》 书籍简介 本书系统阐述了岩石破碎过程中的基础理论、实验方法以及工程应用，聚焦于现代矿山工程中对破碎设备性能提升与能耗控制的关键技术。全书内容涵盖了从微观尺度到宏观尺度的岩石力学行为分析，深入探讨了破碎过程中的能量转换、材料损伤演化规律，并结合现代工程设计理念，对各类岩石破碎机的结构优化与运行控制进行了详尽的论述。 第一部分：岩石破碎的物理基础与本构关系 本部分首先回顾了岩石材料的非均质性、各向异性和时效性等核心特征，为理解破碎过程奠定了理论基础。 1. 岩石力学行为的现代研究进展： 重点介绍了岩石在单轴、三轴、巴西圆柱抗拉试验（BCT）及冲击载荷下的力学响应差异。讨论了高应变率加载对岩石强度和脆性指标的影响，为模拟破碎过程中的瞬态载荷提供了必要的参数支撑。 2. 岩石损伤力学模型： 详细阐述了基于连续介质损伤力学（CDM）的岩石本构关系，包括了微裂纹萌生、扩展直至最终宏观破坏的全过程描述。对比分析了弹塑性损伤模型、黏聚力区模型（Cohesive Zone Model, CZM）在描述岩石断裂过程中的适用性和局限性。特别关注了疲劳损伤累积与岩石寿命预测的关系模型。 3. 岩石断裂韧性与裂纹扩展的数值模拟： 引入了基于断裂力学的概念，如应力强度因子（$K_I$, $K_{II}$, $K_{III}$）和能量释放率（$G$）。介绍了数值模拟中常用的断裂判据，如最大主应力准则和最大环向应力准则。重点讨论了XFEM（扩展有限元法）在不需预设裂纹路径情况下模拟复杂裂纹网络生成与扩展的优势。 第二部分：破碎机理的能量学与动力学分析 本部分将理论分析聚焦于破碎过程中的能量转化效率和动态响应，这是优化破碎设备能耗的关键。 1. 破碎过程的能量转化效率分析： 依据Rittinger定律、Kick定律以及Bond定律，系统梳理了破碎功与产品粒度之间的经验关系。随后，深入探讨了实际破碎过程中，能量耗散的主要环节，包括弹性变形能、断裂能、摩擦能以及声能和热能的损失。提出了评估破碎机“有效功”与“总输入功”比值的量化方法。 2. 冲击破碎的动力学建模： 针对旋回破碎机和颚式破碎机中高频冲击载荷的特点，建立了冲击载荷下的岩石运动学模型。分析了破碎腔内物料的抛射轨迹、碰撞次数与速度衰减规律，这对设计合理的给料和排料系统至关重要。 3. 破碎过程中的颗粒化效应与级配演化： 运用离散元法（DEM）模拟了数万个颗粒在破碎腔内壁的相互作用。展示了破碎腔几何形状、运动方式（如偏心率、摆动频率）对最终产品粒度分布（Gradation）的敏感性。研究了层状、块状岩石在破碎过程中的片状化倾向及其控制策略。 第三部分：新型破碎设备的设计原理与优化 本部分将理论成果转化为工程实践，针对现有主流破碎机的结构特点和技术瓶颈，提出了优化设计思路。 1. 高效颚式破碎机的优化设计： 分析了传统颚式破碎机“死区”对破碎效率的影响。提出了基于运动学分析的优化给料口角度和排矿口宽度匹配方案。重点探讨了双偏心轴联动机构在保证层压破碎效果的同时，如何减少衬板的磨损和设备振动。 2. 旋回破碎机破碎腔的流体动力学建模： 将破碎腔内的岩石视为高密度、非牛顿流体，利用CFD（计算流体力学）技术模拟了物料在破碎腔内的填充率和移动速度。优化了破碎锥的锥度和衬块的布置，以确保破碎腔内各区域的破碎均匀性，避免局部过粉碎。 3. 冲击式破碎机（HPC）的冲击作用面优化： 针对立式冲击破碎机（VSI），研究了转子抛料仓的结构设计对物料在破碎腔内“石打石”与“石打铁”作用的比例控制。通过有限元分析，优化了冲击流道的形状，以最大化破碎效率，同时降低易损件（如锤头）的更换频率。 第四部分：破碎过程的智能控制与能耗管理 本部分面向工业4.0背景下的智能矿山，探讨了破碎流程的实时监测与自适应控制技术。 1. 破碎机状态的在线监测技术： 介绍了基于振动分析、声发射（AE）和电流/电压特征分析的设备健康监测系统（PHM）。通过建立破碎机负载与功耗的实时关联模型，实现对堵塞、衬板过度磨损的早期预警。 2. 破碎过程的自适应控制策略： 重点介绍了基于模糊逻辑和模型预测控制（MPC）的排矿口自适应调节技术。系统能够根据进料粒度、岩石硬度波动和目标产品粒度要求，实时调整排矿口开度，确保产能稳定和产品合格率。 3. 破碎系统整体能耗的优化管理： 从破碎机、给料机到皮带输送系统的集成角度，构建了破碎流程的宏观能耗模型。提出了基于“最小单位能耗”原则的生产调度算法，指导操作人员优化设备组合运行模式，实现全流程的绿色化生产。 总结 本书内容系统、理论深入、应用性强，旨在为矿业、土木工程、材料科学等领域的科研人员、工程师及高年级学生提供一套关于岩石破碎的全面理论框架和先进工程实践指导。通过对破碎机理的深刻理解和对设备的优化设计，本书致力于推动矿物加工和基础设施建设领域破碎技术的节能增效。

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我得说，这本书在理论深度上达到了一个非常令人敬佩的高度，它显然是建立在大量的实验数据和前沿研究基础之上的。阅读过程中，我最大的感受是作者在处理“非理想情况”时的那种务实态度。理论模型总是美好的，但矿业工程的环境是残酷的，充满了变化。这本书的高明之处在于，它没有止步于理想流场或均匀介质的分析，而是花了大篇幅去探讨如何将湍流效应、空化现象以及材料疲劳等不可避免的工程变量纳入到预测模型中。这使得书中的方法论具有极强的实战价值。每次读到关于优化切割路径或能量效率的章节，我都能感受到作者那种强烈的工程责任感——如何用最少的投入达到最佳的破碎效果。它提供了一套完整的思考框架，指导读者如何从宏观的工程目标，一步步拆解到微观的流固耦合界面，最终形成一个可操作的技术方案。这种“从理论到实践”的无缝衔接，是很多同类书籍所欠缺的，也让我对这本书的价值有了更深刻的认识。

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这本书的装帧设计颇为用心，封面采用了深邃的蓝色调，配以流线型的白色字体，营造出一种既专业又富有动感的视觉效果。初翻阅时，我被其严谨的学术气息所吸引，但同时也对内容充满了期待。书的纸张质量上乘，触感温润，即便是长时间阅读也不会感到疲惫。排版布局清晰明了，章节标题醒目，段落之间的留白恰到好处，使得阅读过程非常顺畅。特别是那些复杂的数学公式和图表，被清晰地呈现出来，即便是像我这样需要反复对照的读者，也能轻松跟进作者的思路。这本书的结构逻辑性极强，从基础理论的构建到实际应用的深入探讨，层层递进，让人感觉每一步的展开都是水到渠成的。那种将看似抽象的物理现象，通过严密的数学模型进行量化和预测的描述方式，极大地满足了我对知识体系完整性的追求。我尤其欣赏作者在论述理论时所展现出的那种毫不妥协的精确性，这让读者在面对工程实践中的不确定性时，有了一个坚实的理论后盾可以依赖。这本书无疑是为那些追求深度理解的工程师和科研人员量身定制的，它不仅仅是工具书，更像是一本引发思考的学术专著。

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这本书的参考资料部分，是我个人最为欣赏的一环。我注意到，作者引用的文献跨越了几十年，不仅包括了经典的水动力学著作，更大量收录了近年来在材料科学、岩石力学以及数值模拟（FEA/CFD）方面的重要进展。这表明作者在撰写此书时，进行了极其广泛和深入的文献调研，确保了书中内容的广度与前沿性。通过对这些引文的追溯，我发现自己打开了通往相关交叉学科知识的大门，极大地拓宽了我的学术视野。更值得一提的是，作者在某些关键的公式推导后，会以极简的脚注形式指出“此方法在XXX文献中首次被验证”，这种严谨的学术态度，为读者指明了进一步深挖的路径。对于从事科研工作的人来说，这本书本身就是一个优秀的、经过筛选和提炼的文献导航系统。它不只是告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“谁在何时提出了这个思想”，体现了学术研究的传承性与发展脉络。

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从读者的角度出发，我必须评价这本书在“可读性”与“专业性”之间找到了一个令人称奇的平衡点。虽然主题极其专业，涉及到高压物理和复杂介质相互作用，但作者成功地避免了陷入纯粹的数学符号堆砌。在介绍关键概念时，作者常常会辅以一些生动的历史案例或者具体的工程场景作为铺垫，这使得复杂的理论有了可以依附的现实载体。例如，书中对超高压射流在不同岩石类型中穿透模式的分类讨论，其逻辑的清晰度让人赞叹。这种将抽象物理过程“具象化”的能力，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。当然，这本书的价值主要体现在其深厚的理论基石和对实际工程挑战的深刻洞察力上，它无疑是领域内的标杆之作，对于任何想要在该领域内进行深入研究或专业应用的人士来说，它都构成了一份不可或缺的专业知识储备。它是一本值得反复研读，并在不同职业阶段都能从中汲取新知的工具书。

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这本书的行文风格，坦率地说，具有一种老派工程学著作的沉稳与厚重感。作者似乎对每一个术语的定义都抱有一种近乎偏执的考究，使得全书的术语体系保持了高度的一致性和准确性。我发现自己在阅读过程中，经常会停下来，不是因为内容晦涩，而是因为作者对某个概念的阐述角度十分新颖，迫使我重新审视自己原有的理解框架。比如，在描述流体动力学在复杂岩体结构中的耦合作用时，作者引入了一套独特的参数体系，这套体系的引入极大地简化了原本错综复杂的边界条件处理。这种行文特点意味着它不是一本可以快速浏览的书籍，它需要读者投入时间去消化和咀嚼每一个论断背后的物理意义。读完一些章节后，我常常会合上书本，在脑海中模拟那些高速水射流与坚硬材料相互作用的场景，作者文字的感染力就在于此——它能将冰冷的公式转化为生动的物理画面。对于初入这个领域的新人来说，可能需要一些耐心去适应这种详尽而略显繁复的叙述方式，但对于有一定基础的人而言，这无疑是一座宝藏，提供了超越标准教材的深度见解和独到视角。

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