巖石類材料動(dòng)態(tài)斷裂特性及數(shù)值模擬研究.pdf

1、由于巖石材料的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，在受載時(shí)破壞主要由張拉作用引起，并且這種破壞往往與加載率有關(guān)，隨著工程實(shí)踐的發(fā)展，了解巖石在動(dòng)態(tài)載荷下的力學(xué)性能，對(duì)于避免地質(zhì)災(zāi)害與巷道掘進(jìn)等工程具有較好的理論指導(dǎo)意義。本文以兩淮地區(qū)煤礦開采為背景，取采自淮南潘三煤礦的巖石加工為不同規(guī)格的巴西圓盤，利用不同速度對(duì)SHPB裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)研究，并結(jié)合ANSYS/LS-DYNA有限元軟件分析了脈沖形狀對(duì)波形彌散的影響，主要包括如下內(nèi)容:
　

2、　1)介紹了本次試驗(yàn)用到的SHPB裝置的理論依據(jù)、試驗(yàn)基本原理和兩個(gè)重要假定，分析了SHPB試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并運(yùn)用一維應(yīng)力波理論分析了應(yīng)力波在SHPB試驗(yàn)中的傳播，推導(dǎo)了SHPB試驗(yàn)的三波法和兩波法數(shù)據(jù)處理公式。
　　2)試驗(yàn)研究了高應(yīng)變率下巖石的動(dòng)態(tài)拉伸性能，分析了試樣破碎模式及起列順序，討論了試樣沖擊速度和幾何尺寸對(duì)破壞時(shí)刻及應(yīng)變率的影響，得了巖石動(dòng)態(tài)拉伸強(qiáng)度的應(yīng)變率效應(yīng)及本構(gòu)關(guān)系曲線。
　　3)對(duì)試驗(yàn)過程中，試樣不是首先

3、從中心起裂，而是從加載直徑兩端向中心擴(kuò)展的現(xiàn)象，進(jìn)行了理論分析，得到了合理的解釋;對(duì)發(fā)射能、試樣吸收能及透射能與入射能的關(guān)系進(jìn)行了分析，并得到了不同速度沖擊下能量的一些變化規(guī)律。
　　4)建立試驗(yàn)數(shù)值模型，選擇合適的HJC參數(shù)，對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬重現(xiàn)，驗(yàn)證了試驗(yàn)的有效性及試驗(yàn)結(jié)果的正確性。
　　5)延伸了試驗(yàn)裝置的模擬，對(duì)大桿徑SHPB裝置的波形彌散現(xiàn)象進(jìn)行討論。分析了類矩形加載波與半正弦波對(duì)SHPB試驗(yàn)中波彌散的影響，