巖石類材料動態(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度遠小于其抗壓強度，在受載時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)，隨著工程實踐的發(fā)展，了解巖石在動態(tài)載荷下的力學性能，對于避免地質(zhì)災害與巷道掘進等工程具有較好的理論指導意義。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SHPB裝置進行動態(tài)力學試驗研究，并結(jié)合ANSYS/LS-DYNA有限元軟件分析了脈沖形狀對波形彌散的影響，主要包括如下內(nèi)容:
　

2、　1)介紹了本次試驗用到的SHPB裝置的理論依據(jù)、試驗基本原理和兩個重要假定，分析了SHPB試驗設計方案，并運用一維應力波理論分析了應力波在SHPB試驗中的傳播，推導了SHPB試驗的三波法和兩波法數(shù)據(jù)處理公式。
　　2)試驗研究了高應變率下巖石的動態(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破壞時刻及應變率的影響，得了巖石動態(tài)拉伸強度的應變率效應及本構(gòu)關(guān)系曲線。
　　3)對試驗過程中，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展的現(xiàn)象，進行了理論分析，得到了合理的解釋;對發(fā)射能、試樣吸收能及透射能與入射能的關(guān)系進行了分析，并得到了不同速度沖擊下能量的一些變化規(guī)律。
　　4)建立試驗數(shù)值模型，選擇合適的HJC參數(shù)，對試驗過程進行數(shù)值模擬重現(xiàn)，驗證了試驗的有效性及試驗結(jié)果的正確性。
　　5)延伸了試驗裝置的模擬，對大桿徑SHPB裝置的波形彌散現(xiàn)象進行討論。分析了類矩形加載波與半正弦波對SHPB試驗中波彌散的影響，