fragmenteringsmønster

Fragmenteringsmønster er betegnelsen for fordelingen af fragmenter, der opstår, når et materiale udsættes for brud, slag eller eksplosiv belastning. Mønsteret beskriver typisk størrelsesfordelingen, former og den rumlige fordeling af fragmenterne og anvendes inden for geologi, ingeniørvidenskab og materialeforskning til at forstå nedbrydning, sikkerhed og processtyring.

Årsager og mekanismer: Fragmenteringsmønsteret afhænger af materialets mekaniske egenskaber (brudstyrke, sejhed, kornstørrelse og porøsitet), den påførte energi og belastningens varighed samt geometrien af belastningen. Ved sprængninger, slag eller kollisionsbrud opstår krakinitiering og videre brud, som giver et mønster af fragmenter med varierende størrelse og form. Energi og opdelingens mekanik bestemmer bredden og formen af fordelingen.

Måling og beskrivelse: Størrelsesfordelinger måles ofte ved sianalyse, billedanalyse eller laserbaserede metoder. Statistiske modeller som lognormal fordeling, power-law (fraktal fragmentering) og Rosin–Rammler-fordeling bruges ofte til at beskrive fragmenteringsmønsteret. Formegenskaber beskrives med mål som sphericitet og længde-bredde-forhold.

Modellering og simulering: Fragmenteringsprocesser beskrives med population balance-modeller, brud- eller sprængningsbaserede modeller og numeriske metoder som discrete element method (DEM) til at forudsige fordelingen under belastning. Eksperimentelle data bruges til kalibrering og validering af modellerne.

Anvendelser: I minedrift og materialeforarbejdning er mønsteret centralt for effektiv energiforbrug og granulering; i sikkerhedsdesign og forsvar bruges fragmenteringsmønsteret til at vurdere skadesomfang af eksplosive belastninger; i geologi og arkæologi hjælper det med at forstå nedbrydningen af klipper og andre materialer ved naturlige eller menneskeskabte processer.