擺錘沖擊加載巴西盤SHPB試驗及數(shù)值模擬.pdf

1、在礦山開采過程中，地應(yīng)力的大小隨著開采深度不斷增加，在高地應(yīng)力條件下，脆、硬彈性巖體突發(fā)巖爆、礦井深部沖擊地壓等地運(yùn)動研究與工程處理，包括監(jiān)測、預(yù)警技術(shù)與防治技術(shù)這些屬于巖石動力學(xué)災(zāi)害的問題急需巖石力學(xué)工作者去解決。由于巖石的動載作用必須考慮慣性效應(yīng)，即波效應(yīng)，因此對于研究應(yīng)力波對巖石的影響極為重要?，F(xiàn)階段分離式霍布金森壓桿（Split Hopkinson Pressure Bar，縮寫為:SHPB）實(shí)驗技術(shù)被廣泛應(yīng)用于巖石等材料動態(tài)力

2、學(xué)性能的研究工作中去。另外，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通過數(shù)值模擬的手段也被應(yīng)用到巖石力學(xué)研究工作中去。
　　本文研究工作通過物理實(shí)驗和數(shù)值實(shí)驗兩個方面展開，首先使用東北大學(xué)自行設(shè)計的擺錘沖擊加載SHPB實(shí)驗裝置，利用自行設(shè)計的三種異形沖錘分別對巴西盤試樣進(jìn)行動態(tài)加載實(shí)驗，得到規(guī)律性結(jié)果。另外，基于東北大學(xué)巖石破裂失穩(wěn)中心研發(fā)的RFPA2D-Dynamics程序?qū)討B(tài)載荷條件下巴西盤SHPB實(shí)驗進(jìn)行數(shù)值模擬的研究工作。本文主要研究內(nèi)容

3、如下：
　　(1)首先，提取自行設(shè)計三種異形沖錘所產(chǎn)生應(yīng)力波，利用自行編譯的一維波動程序進(jìn)行計算對比分析，驗證設(shè)計沖錘的合理性。研究不同沖錘加載條件下巴西盤試樣動態(tài)抗拉強(qiáng)度變化規(guī)律，并找到巖石動態(tài)抗拉強(qiáng)度與動態(tài)載荷變化的關(guān)系。
　　(2)其次，觀察巴西盤試樣的動態(tài)劈裂形式，通過對比在較低的沖擊速度情況下，與較高沖擊速度下巴西盤試樣破壞模式的不同，討論這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。
　　(3)基于RFPA2D-Dynamic版本對