微波场中矿石热应力的理论分析

微波场中矿石热应力的理论分析

    物体随温度升高而膨胀，随温度下降而收缩，即热胀冷缩.如果这种热胀冷缩是自由自在的，不受任何约束，那么，物体就只有应变(即位移的变化)，而无热应力产生；但是，处于微波辐射下的矿石体系，不仅各种矿物的吸波性能不同，具有不同的温度变化；而且各矿物的热膨胀性能也不一样.这必然会导致矿物的膨胀受到约束。就是说，在矿石体系中，热膨胀不仅造成位移的变化，而且也有应力的重新分布。

    依据弹性力学的基本理论，对微波辐射加热所造成的矿石体系中热应力的分布情况进行分析和讨论

    弹性力学理论认为，要求解物体内的应力分布，必须首先建立平衡方程、几何方程和物理方程。任取一微单元，不难得出平衡方程是完全个变的，几何方程只反映应变与位移的纯粹几何关系．不考虑引起应变的原因是什么、只要弹性体连续，关系就—定会满足．

    能量吸收率不问，温度不同，对应的主应力也不一样。能量越大，温度越高．黄铜矿内的压应力强度也越大，或者说是石英内的拉应力强度越大。压应力与拉应力的转换，发生在两矿物的结合面附近。从数值上分析，按采用最大微波功率。黄铜矿中的压府力近于1500MPa，石英中的拉庇力为290MPa；按中等的微波功率，黄铜矿的压应力为590MPa．石英中的拉应力也相应变小，约为80MPa。显然，这些应力分布情况与温度分布曲线非常相似。

    粒度对应力梯度的影响，类似于粒度对温度梯度的影响，即：粒度大，温度高，应力大，但在应用中，千万要记住微波穿透深度的限制，不能片面追求粗粒度。

    比较抗压强度而言，抗拉强度要小得多。亦即矿石在拉风力状态下，更易被破坏。虽然测定岩石的抗拉强度非常困难，但仍有几种岩石的抗拉强度可供参考：花岗岩为9．4MPa，石灰石为3.5-5．5MPB．沙石为2．1-6．9Mpa。石英的数值虽未曾测出，但参照这3种主要脉石矿物的已知值，从理论上分析，可以认为微波辐射产生的热应力是足以破坏石英的。