岩石类材料动态断裂特性及数值模拟研究

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1、万方数据中图分类号：学科分类号：论文编号：密级：公珏安徽理工大学硕士学位论文岩石类材料动态断裂特性及数值模拟研究作者姓名：蓥苤遗专业名称：爰芷王程研究方向：蚩互动力堂导师姓名：垂搓瑞数援导师单位：塞徽理王太堂答辩委员会主席：赵遣哩数援论文答辩日期：2014年5月31日安徽理工大学研究生处2014年月日万方数据StudyOildynamicfracturecapabilitiesofrockmaterialsandnumericalsimulationCandidate：HanDongboSupervisor：Prof．MengXiangruiSc

2、hoolofMiningandSafetyAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CHINA万方数据IlUlIIIIlllllllIIIIIIllIY2696870独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

3、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。y学位论文作者签名：隧銎翌日期：zd#年上月上日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞徼堡王太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞筮堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：槲绶签字日期．砚降厶月易日导师签名：多乡琴

4、粕签字日期：汐忡年易月易日万方数据摘要摘要由于岩石材料的抗拉强度远小于其抗压强度，在受载时破坏主要由张拉作用引起，并且这种破坏往往与加载率有关，随着工程实践的发展，了解岩石在动态载荷下的力学性能，对于避免地质灾害与巷道掘进等工程具有较好的理论指导意义。本文以两淮地区煤矿开采为背景，取采自淮南潘三煤矿的岩石力n-r_为不同规格的巴西圆盘，利用不同速度对SHPB装置进行动态力学试验研究，并结合ANSYS／LS-DYNA有限元软件分析了脉冲形状对波形弥散的影响，主要包括如下内容：1)介绍了本次试验用到的SI-IPB装置的理论依据、试验基本原理和两个重要

5、假定，分析了SHPB试验设计方案，并运用一维应力波理论分析了应力波在SHPB试验中的传播，推导了SHPB试验的三波法和两波法数据处理公式。2)试验研究了高应变率下岩石的动态拉伸性能，分析了试样破碎模式及起列顺序，讨论了试样冲击速度和几何尺寸对破坏时刻及应变率的影响，得了岩石动态拉伸强度的应变率效应及本构关系曲线。3)对试验过程中，试样不是首先从中心起裂，而是从加载直径两端向中心扩展的现象，进行了理论分析，得到了合理的解释：对发射能、试样吸收能及透射能与入射能的关系进行了分析，并得到了不同速度冲击下能量的一些变化规律。4)建立试验数值模型，选择合适

6、的HJC参数，对试验过程进行数值模拟重现，验证了试验的有效性及试验结果的正确性。5)延伸了试验装置的模拟，对大杆径SHPB装置的波形弥散现象进行讨论。分析了类矩形加载波与半正弦波对SHPB试验中波弥散的影响，分别对相同杆径和不同杆径上选取单元，来分析波的弥散现象，并对波形整形器尺寸及试样尺寸的变化对试验结果的影响进行了分析，得到了岩石动态拉伸强度的应变率效应，重构了岩石的应力应变曲线。龇69】表【6】参[64】关键词：巴西圆盘高应变率劈裂拉伸数值模拟波的弥散动态拉伸强度分类号：0347万方数据安徽理工大学硕士学位论文Abs缸actThetensi

7、lestrengthofrockmaterialisfarlessthanitscompressivestrength，it’Sdamagecausedmainlybythetension，andoftenassociatedwiththeloadingrate．Withengineeringblastingwidelyappliedinrockandmineralsexploiting，undergroundcavernsconstructionandflatexcavation，thestudyonrockdynamicmechanicalp

8、ropertieshasachievedagreatdevelopment．Underthebackgroundofcoalmining