破碎理论的发展要求

   导读：破碎理论要求客观、准确全面反映物料粉碎的过程，而物料的粉碎过程是一个十分复杂的物理化学过程。物料在变形、破碎过程中始终不断与外界交换着物质和能量。就自然界中的岩石而言，不仅承受着外载产生的机械能，还可能受到热能、辐射能等的影响，这些能量作用于岩石又会导致岩石发生热辐射、红外辐射、声发射等能量输出；同时，空气、水分、化学腐蚀等还导致岩石与环境之间存在物质交换。因此，在考察物料的变形、破碎时，所研究的并非是一个孤立系统或封闭系统，而是一个开放系统，这就需要采用非平衡热力学的研究方法。

   在外力作用下，随着物料变形程度的变化，外载机械能和热能不断转化为物料的内能，从而使物料的内能升高，偏离初始平衡状态。在特定的外载条件下，外载提供的机械能、热能等能量与物料的内能达到一种动态平衡，物料将处于某一定态。对于不同的外载条件，物料所处定态的内能也不相同。一般来说，物料内能将随外力的增大而升高。因此，这种定态相对于初始平衡态是不稳定的。但在外力不是很大的情况下，物料所处定态偏离平衡态不是很远，属于线性非平衡区，称为亚稳定态，而将初始平衡态称为稳定态。在亚稳定态，微缺陷的形成可能出现在物料中任意位置，呈无序分布。而且微缺陷的尺寸、数量均处于较低规模。在这一状态下，外力所做的功主要以弹性势能的形式储存在物料内部，导致物料向具有较高内能的临界态发展，同时也有部分弹性势能释放引起温度变化、电磁辐射、声发射等能量耗散。因此，物料在宏观上表现为能量耗散的特点。为此，我们应该引入耗散结构理论，来针对物料粉碎过程中的耗散特征进行内在规律的分析与研究。

   当外力比较大时，物料偏离平衡态较远，属于非线性非平衡区，此时的定态变得极不稳定。特别的，在某一临界态，物料将向另一种新的定态突变，这种转化则对应于物料的失稳破坏。在临界态，微缺陷的形成表现出一定规律，主要集中分布在某些区域，具有一定的自组织性，从而诱发宏观裂纹的产生，物料状态失稳向另一状态发展，最终形成破裂后的某种新的稳定态。这就是由稳态到突变再到稳态的螺旋式循环过程。我们要研究该过程的本质，揭示螺旋式循环过程的定量关系，是建立破碎理论构架的基础。运用突变理论所提供的研究方法是实现这一目标的关键途径。

   可见，物料变形、破碎过程十分复杂，它不是一个孤立系统，而是一个与外界有物质和能量交换的开放系统。也是一个由稳态－渐变－突变的螺旋式演变过程，同时伴随声、热等能量的耗散。要完整、系统的建立物料粉碎功耗方程，它需要多学科的理论做基础。在多学科交叉融合的前提下，来建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料粉碎这一复杂系统的内在演变机理。

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