沖擊荷載下巖石非線性變形與損傷研究.pdf

1、在現(xiàn)代巖土工程中，諸如礦山的爆破開采、沖擊碎巖、軍事防護(hù)工程、地震、巖爆等問題，本質(zhì)都是沖擊荷載產(chǎn)生的應(yīng)力脈沖在巖石中的傳播而引起巖石的非線性變形損傷與破壞。因此對巖石在沖擊荷載下以及循環(huán)沖擊荷載下的非線性變形損傷的研究可為沖擊破巖機(jī)具的設(shè)計、施工開挖工藝參數(shù)的選取、防破工程的安全設(shè)計等方面提供數(shù)據(jù)支持與理論依據(jù)，同時也為其他巖石相關(guān)學(xué)科的研究提供參考。
　　本文利用LS-DYNA非線性顯示動力分析軟件，對沖擊實驗裝置進(jìn)行優(yōu)化，本

2、構(gòu)模型的選取進(jìn)行討論，建立了巖石SHPB數(shù)值試驗?zāi)Ｐ?。模擬了巖石在不同應(yīng)變率下巖石的動態(tài)破壞過程，分析了不同應(yīng)變率下巖石的動態(tài)破壞模式，并進(jìn)行了能量相關(guān)性分析。最后，對巖石受循環(huán)沖擊荷載情況下的數(shù)值試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行討論，比較兩種建模方式的優(yōu)劣，并描述了巖石損傷對應(yīng)力波傳播的影響和巖石在循環(huán)沖擊荷載下動態(tài)破壞的特點。
　　研究表明，在巖石SHPB實驗技術(shù)數(shù)值模擬分析中，巖石的材料模型可以選取HJC模型，沖擊荷載的應(yīng)力波波形采用半正弦波時

3、可以消除應(yīng)力波在壓桿中傳播時彌散效應(yīng)現(xiàn)象，并且采用半正弦波加載時，試件達(dá)到應(yīng)力均勻化的時間較短；在不同應(yīng)變率下，巖石的破壞過程與破壞模式有所不同，表現(xiàn)在裂縫的生成位置，裂縫的發(fā)展方向，不同位置裂縫的發(fā)展速度和巖石試件破壞終止后形成的巖石碎塊形狀、數(shù)量、體積等方面；巖石的吸收能隨與入射應(yīng)力峰值與持續(xù)時間相關(guān)，當(dāng)入射能足夠?qū)е聨r石破壞時，采用幅值高，延續(xù)時間短的應(yīng)力波加載時巖石破壞的能量利用效率較高；巖石受到?jīng)_擊荷載產(chǎn)生損傷后，由于細(xì)觀裂紋