余 成， 蔡改贫,b， 郝书灏， 赵 鑫， 罗小燕,b

(江西理工大学 a. 机电工程学院； b. 江西省矿冶机电工程技术研究中心， 江西 赣州 341000)

传统矿石粉碎工艺中包含多级破碎和球磨工序，破碎机通过机械振动使得矿石产生累积损伤，最终形成对矿石的宏观破坏[1-2]，生产成本高，工业噪声大。目前，利用超声波振动破碎矿石已经成为一种新兴的碎岩技术。尹崧宇等[3]采用单轴动、 静组合的加载模式，研究超声波振动碎岩的最佳预压力，发现缩小振动频率与岩石固有频率的差值有利于提高碎岩效率；刘莉莎等[4]采用宏观与细观结合的方式，探究在不同频率的超声波振动作用下的岩石破碎规律；肖晓春等[5]对煤岩的超声激励破碎机制进行探讨， 发现围压对煤岩破裂具有抑制作用； 韩君鹏等[6]采用颗粒流体离散元软件对超声波振动辅助滚刀碎岩的过程进行模拟研究，发现超声波振动能够产生周期性应力波并向岩石内部传播，且在岩石的近表面区域出现较强的拉应力，有助于浅层岩石的张拉破坏。

矿石破碎过程是一种自相似行为，矿石碎后颗粒的粒度分布也满足自相似性，可用分形维数进行描述[7-8]。20世纪80年代，法国数学家Mandelbrot提出了分形理论[9]。Ning等[10]通过一系列实验研究低频循环载荷作用下煤样疲劳破坏的分形特征，得到分形维数与碎块的尺寸、 质量和数量之间的关系；江宁等[11]运用自主研制的大尺寸破碎岩石变形渗流试验系统，分析了矸石岩性、 轴向应力及粒径级配对破碎矸石干、 湿循环长期承载下的变形特性及分形特征的影响；……