立轴冲击式破碎作为人工制砂过程的重要组成部分,国内外学者一直致力于提高产量和降低能耗的研究。立轴冲击式破碎机对于不同的制砂原材料而言,设置合适的破碎机参数能够提高产量以及降低能耗。倘若冲击式破碎机采用固定的一组参数组合来处理所有的物料,那么在制砂过程将出现耗时较长且破碎效果较差的现象,能够合理设置破碎机参数来处理不同的制砂原材料,这将有助于提高破碎效率,达到节能省材的效果。因此,研究物料与影响破碎效果各关键因素之间的关系,优化破碎主机的结构参数与生产参数,对于提高破碎效率、降低能耗具有重要的意义。本文基于主动冲击破碎的基础理论,采用实验结合仿真模拟的技术方案来探究各因素对岩石破碎效果的影响。实验方面,采用单颗粒冲击破碎实验装置,选定影响岩石破碎程度及粒形的表征参数,并对各参数进行控制变量的规律性实验探究,分析总结各个参数对岩石破碎效果的影响规律。仿真方面,利用离散元的方法,并借助EDEM软件,构造了具有内部微结构面和裂纹的花岗岩内聚模型,模拟物料的冲击破碎过程。主要研究内容及结论包括以下几方面:(1)设计了单颗粒冲击破碎实验方案,包括颗粒速度采集,撞击力采集和破碎后粒度检测方法等。以真实破碎比和成砂率作为破碎程度评价指标,以棱角度、轴向系数、圆度和整体轮廓系数作为粒形好坏的评价指标。通过上述实验方法,分别得到了撞击速度、角度、入料粒径、岩石形态和材质等关键参数对岩石冲击破碎效果的影响规律。(2)以SEM和MATLAB图像处理程序相结合的方式,分析岩石表面的细观结构特征,提取了每个观测点的裂隙率数值,以此作为量化指标,分析了岩石细观损伤量与破碎难易性之间的关系。结果表明:岩石初始裂隙率越大,颗粒冲击破碎效果越好,即岩石初始细观损伤会弱化岩石内部的抗冲击性能。(3)基于离散单元法及岩石动态破碎理论,生成了以正长石、斜长石、石英和云母为基础矿物颗粒的内聚方球离散元模型,以方球冲击破碎实验与仿真中的撞击力变化曲线作为校核指标。将方球与铁板以不同形式接触时实验与仿真的破碎效果分别进行对比,验证了颗粒内聚模型的正确性。本论文的工作有助于主动冲击破碎理论以及立轴破碎机结构和生产参数的进一步探究,具有较好的理论研究意义和实际应用价值。