Célula de carga de impacto na caracterização de materiais para a cominuição. Parte 1: calibração

Abstract

Nas últimas décadas, tem crescido, de forma significativa, a utilização de informações fundamentais de fratura de partículas, na modelagem e simulação de processos de cominuição, na indústria. Entre os equipamentos utilizados, na avaliação do comportamento mecânico de partículas, se destaca a célula de carga de impacto. Ela é um híbrido entre o aparelho de queda de peso e a barra dividida de Hopkinson e permite a medida da curva força-deformação resultante do impacto de partículas individuais ou de leitos de partículas sob condições de carregamento rápido. Células de carga de impacto com diferentes diâmetros foram projetadas e construídas na COPPE/UFRJ, permitindo a caracterização da fratura de partículas dentro de um intervalo amplo de tamanhos e energias aplicadas. Essa primeira parte do artigo descreve o funcionamento do aparelho e a sua calibração, realizada a partir de princípios da propagação de ondas longitudinais em barras e da teoria de contatos de Hertz.

Translated abstract

In recent decades there has been a major growth in the application of fundamental particle fracture data to modeling and simulation of industrial comminution processes. Among the devices used in assessing the mechanical response of particles is the impact load cell. It is a hybrid between the drop weight apparatus and the split Hopkinson pressure bar, which allows measurement of the force-deformation response from the impact of single particles and particle beds. Impact load cells with different diameters have been designed and installed at COPPE/UFRJ, so that it is now possible to measure fracture characteristics of particles within a wide range of sizes and input energies. This first part of the paper describes the operation and calibration of the device, carried out from principles of the longitudinal wave propagation theory and the Hertz theory of contacts.