一种用于破碎岩土的异型弹芯撞击响应分析

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1、2013年12月北京航空航天大学学报December2013第39卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．12一种用于破碎岩土的异型弹芯撞击响应分析韩晶王华牛新立焦国太(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)(中北大学机电工程学院，太原030051)摘要：为探索射弹破岩方法，对一种截面为“风机叶片”式的异型弹芯的撞击原理进行了系统分析，在此基础上构建了其撞击过程的一维动力学响应模型，计算获得了该弹芯的运动交化特征参数，并讨论了关键结构

2、参数对撞击特性的影响．结果表明：该弹芯撞击过程中头、尾速度之间为线性关系，近似满足伯努利方程；同时，减少头部内倾角，增加预制刻槽数目均有利于扩大对异型弹芯对岩体的横向破岩范围．关键词：破岩；异型弹芯；撞击特性中图分类号：TJ012．4文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)12-1619-05ImpactingresponseanalysisonadeformedprojectileusingforbreakingrockHartJingWangHuaNiuXinli(SchoolofAstronautics，Beiji

3、ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)JiaoGuotai(CollegeofMechatronieEngineering，NoahUniversityofChina，Taiyuan03005l，China)Abstract：Inordertostudytheprojectilebasedrock—breakingmethod，theimpactingprincipleofakindofdeformedprojectilewiththetypeoffa

4、nbladewassystematicanalyzed．Onthisbasistheonedimensionthe—oreticalmodelfortheimpactingprocesswasformulated．Thekinematicvariablevaluesofitwerecalculatedandtherelatedstructuralparameterswerediscussed．Theresultsshowthatthevelocityrelationshipbetweentheheadandthetailofthisd

5、eformedprojectileisapproximatelylinear，whichcanbeexpressedbytheBernol-liequation．Atthesametime，itisbeneficialforenlargingthetransverseactingrangewhentheinnerslopeangleisdecreasedandthenumberofnotchgrooveisincreased．Keywords：rockfragmentation；deformedprojectile；impacting

6、characteristic目前在采矿、选矿、石材加工、隧道掘进、石油钻井等领域广泛应用的破岩方法主要有钻眼爆破法和机械破岩法两种．但对于前者存在生产效率低、安全性差的缺陷，同时难以实现机械化和自动化，而机械法则存在切削效率较低、固有设备投资大、动力消耗大以及运输组装困难等局限．因而，目前正加紧探索多种新型岩石破碎方法．其中，射弹冲击破岩是依靠高速运动弹头的冲击使岩石产生破碎的方法，国外称为REAM(RapidExcavationandMining)法．该方法最早由美国国防部技术规划局组织研究，通过试验表明：射弹冲击破岩不会发生飞石现

7、象，是破碎坚硬岩石的一种快速、有效的方法，且同其他破岩方式相比，消耗比能最少，有利于节约能源，降低成本¨“1．针对射弹破岩，最早主要采用高强度混凝土或钢纤维混凝土作弹芯，外部敷设金属壳体进行保护．利用弹丸高速撞击岩体的同时混凝土弹芯在轴向压力作用下发生径向变形及膨胀，进而形收稿日期：2013-01．28；网络出版时间：2013-07-2211：04网络出版地址：WWW．enki．net／kems／detailYll．2625．V．20130722．1104．006．html基金项目：国防基础研究计划资助项目(B1020110002)作

8、者简介：韩晶(1980-)，男，山西长治人，博士生，ajingeool@tom．corn．1620北京航空航天大学学报成一定的横向破岩区域．混凝土弹优势在于加工方便，原料低廉，但其结构强度较低，实际使用过程中无法满足射速