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破碎理論的發展要求

        破碎理論要求客觀、準確全面反映物料粉碎的過程，而物料的粉碎過程是一個十分復雜的物理化學過程。物料在變形、破碎過程中始終不斷與外界交換著物質和能量。就自然界中的巖石而言，不僅承受著外載產生的機械能，還可能受到熱能、輻射能等的影響，這些能量作用于巖石又會導致巖石發生熱輻射、紅外輻射、聲發射等能量輸出；同時，空氣、水分、化學腐蝕等還導致巖石與環境之間存在物質交換。因此，在考察物料的變形、破碎時，所研究的并非是一個孤立系統或封閉系統，而是一個開放系統，這就需要采用非平衡熱力學的研究方法。

        在外力作用下，隨著物料變形程度的變化，外載機械能和熱能不斷轉化為物料的內能，從而使物料的內能升高，偏離初始平衡狀態。在特定的外載條件下，外載提供的機械能、熱能等能量與物料的內能達到一種動態平衡，物料將處于某一定態。對于不同的外載條件，物料所處定態的內能也不相同。一般來說，物料內能將隨外力的增大而升高。因此，這種定態相對于初始平衡態是不穩定的。但在外力不是很大的情況下，物料所處定態偏離平衡態不是很遠，屬于線性非平衡區，稱為亞穩定態，而將初始平衡態稱為穩定態。在亞穩定態，微缺陷的形成可能出現在物料中任意位置，呈無序分布。而且微缺陷的尺寸、數量均處于較低規模。在這一狀態下，外力所做的功主要以彈性勢能的形式儲存在物料內部，導致物料向具有較高內能的臨界態發展，同時也有部分彈性勢能釋放引起溫度變化、電磁輻射、聲發射等能量耗散。因此，物料在宏觀上表現為能量耗散的特點。為此，我們應該引入耗散結構理論，來針對物料粉碎過程中的耗散特征進行內在規律的分析與研究。

        當外力比較大時，物料偏離平衡態較遠，屬于非線性非平衡區，此時的定態變得極不穩定。特別的，在某一臨界態，物料將向另一種新的定態突變，這種轉化則對應于物料的失穩破壞。在臨界態，微缺陷的形成表現出一定規律，主要集中分布在某些區域，具有一定的自組織性，從而誘發宏觀裂紋的產生，物料狀態失穩向另一狀態發展，最終形成破裂后的某種新的穩定態。這就是由穩態到突變再到穩態的螺旋式循環過程。我們要研究該過程的本質，揭示螺旋式循環過程的定量關系，是建立破碎理論構架的基礎。運用突變理論所提供的研究方法是實現這一目標的關鍵途徑。

         可見，物料變形、破碎過程十分復雜，它不是一個孤立系統，而是一個與外界有物質和能量交換的開放系統。也是一個由穩態－漸變－突變的螺旋式演變過程，同時伴隨聲、熱等能量的耗散。要完整、系統的建立物料粉碎功耗方程，它需要多學科的理論做基礎。在多學科交叉融合的前提下，來建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料粉碎這一復雜系統的內在演變機理。

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