微波照射下岩石损伤的二维模拟与影响因素

本文主要探讨了微波照射对岩石损伤过程的深入分析，通过对岩石颗粒作为研究对象的研究，这些颗粒由吸波的黄铁矿和透波的方解石构成，尺寸设定为1毫米乘以1毫米。作者采用二维有限元方法对微波照射下岩石颗粒的屈服分布及其演化进行了详细计算，同时考虑了微波照射时间和黄铁矿晶体大小两个关键因素。 研究结果显示，当岩石颗粒受到微波照射时，其表现出拉伸和剪切两种类型的屈服行为。在初始阶段，尽管屈服面积仅占总表面积的5%左右，但随着照射时间的增加，岩石内部会形成贯穿性的发散状屈服带，这显著地降低了岩石颗粒的整体强度。这意味着在持续的微波作用下，岩石的力学性能会逐渐减弱。 黄铁矿晶体大小对岩石颗粒的屈服特性有着显著影响。当晶体较小的时候，岩石主要经历剪切屈服；而晶体较大的颗粒则更容易产生拉伸屈服，特别是在极端条件下，它们更倾向于形成沿晶屈服带。这种现象说明了晶体结构对微波能量传输和吸收的作用，以及如何影响岩石的力学响应。 该研究不仅对于理解微波辅助破岩（MicroWave Assisted Rock Cutting, MURC）技术的机理具有重要意义，还为数值模拟提供了重要的参数参考。通过热力耦合（Thermo-Mechanical Coupling）的数值模型，研究人员能够预测在实际应用中的岩石损伤行为，从而优化微波处理岩石的工艺设计，提高其在地质勘探、矿物开采等领域的效率和安全性。 这篇论文的核心知识点包括微波对岩石的热力作用、二维有限元方法在模拟中的应用、不同晶体大小对屈服模式的影响，以及这些发现对于微波辅助破岩技术的实际意义。这一系列研究结果为岩石工程领域提供了新的理论支持和技术指导。