应力波在多层介质中传播特性数值分析

通过与相关文献结果的对比,在验证了数值模拟应力波传播可行性的基础上,比较了应力波通过3层花岗岩和夹层为泡沫铝的3层介质后,发现后者应力波幅值的衰减远大于前者,应变能增加为前者的1．6倍,证明了软夹层在研究的速度量级上对能量耗散具有显著作用;在入射波波长为3层介质总厚度1／2的条件下,当泡沫铝的厚度占总厚度约0．2时,得出了3层介质的应变能约为系统总能量的60％,此时入射波波长为泡沫铝厚度的2．5倍,组合介质获得较佳的衰减性能．     

爆炸荷载作用下煤岩巷道底板破坏的数值分析

以中国西南某煤矿爆破底板透水事故为背景，利用ANSYS／LS-DYNA程序简要分析了爆炸发生时岩层中的应力波传递与巷道混凝土底板的破坏过程，给出了煤岩巷道底板破坏时耦合装药的临界药量，分析了饱和岩石和干燥岩石界面位置对混凝土底板破坏的影响。     

一种新型传爆药柱装药结构

利用聚能效应原理，设计了一种新型传爆药柱装药结构，并通过试验验证了这种结构的可行性，实现了提高传爆药柱起爆能力的目的。     

冲击载荷下孔隙岩石能量耗散的实验研究

利用分离式Hopkinson压杆装置(SHPB)进行了不同孔隙率人造岩石的冲击实验,分析了岩石冲击过程中能量耗散特性,探讨了孔隙率对岩石能量耗散的影响及岩石临界破坏时能量耗散情况。实验结果表明,冲击载荷作用下孔隙率对岩石能量耗散起着重要作用。在相同的冲击速度下,随着孔隙率的增加,岩石耗散的能量增加;岩石临界破坏所耗散的能量随着孔隙率的增加而减小。岩石能量耗散在一定程度上反映了岩石内部的损伤破坏情况。     

冲击载荷作用下岩石动态力学性能的数值分析

为研究不同冲击载荷和不同性质岩石的动态力学性能,通过与实验结果的对比分析,验证了数值仿真冲击载荷下应力波在岩石介质中传播特性的可行性,利用显式非线性动力分析有限元程序LS-DYNA,数值模拟了SHPB冲击岩石试件的过程,得到了不同冲击速度下人造岩石的应力-应变曲线,获得了相同冲击速度下几种不同性质岩石的应力-应变关系,结果表明,人造岩石的动态力学特性与应变率有很大关系,岩石的动态力学特性与岩性密切相关.     

爆炸波在岩体巷道中传播和能量耗散的数值分析

从工程实际出发,利用ANSYS/LS-DYNA程序数值分析了爆炸发生时岩层与巷道混凝土板中应力波传播与能量耗散过程,给出了上层岩石的损伤演化规律,分析了不同爆源位置对巷道混凝土板的破坏及其总能量的影响.数值计算表明,在爆炸近区,应力波衰减较快;封闭爆炸情况下,岩石破碎区范围为1.1～3.6倍药包半径,损伤区范围为3.6～10.0倍药包半径;随着爆源到混凝土板距离的减小,混凝土板吸收的能量逐渐减小.该计算结果对工程爆破具有一定的参考价值.     

平面爆炸波在半无限混凝土介质中传播与衰减特性的数值分析

采用非线性软件LS-DYNA,混凝土选用JHC模型的基础上,数值模拟了一维应变下爆炸波在半无限混凝土介质中的传播过程,得到了平面爆炸波在混凝土中随时间和空间的衰减规律,以及在爆炸冲击波作用下,脆性介质混凝土形成破碎区和损伤区的演化特性。数值拟合结果表明,在爆炸近区应力波幅值衰减速率快,材料损伤演化和应力波幅值衰减存在着内在的联系。模拟结果对于爆破与防护工程设计均具有一定的参考价值。     

爆炸载荷下岩石损伤与能量耗散的数值分析

通过与相关文献的实验结果对比,验证了数值模拟爆炸波在岩石介质中传播的可行性.借助于显式非线性动力分析有限元程序LS-DYNA,数值分析了爆炸波传播后岩石中损伤演化和能量耗散特性.数值计算结果表明,在爆炸荷载作用下,岩石可分为3个区:与炸药相邻D为1的破碎区,0＜D＜1的损伤区,D近似为0的弹性区,得出各区的范围;爆炸波输入岩石的大部分能量用于破碎岩石,弹性波携带能量占很少一部分;岩杆中能量密度峰值随距离以指数形式衰减.     

孔隙岩石的SHPB试验研究

利用分离式Hopkinson压杆装置测量砂岩的动态力学特性，分析冲击过程和砂岩能量耗散过程，进一步讨论孔隙率对人造岩能量耗散的影响。试验结果表明：利用。维应力波理论得到动载下砂岩的应力-应变关系曲线，有助于在数值模拟计算中选择合适的模型和参数；山于砂岩中存在大量的缺陷（微裂隙、空洞和孔隙等），故在冲击载荷作用下具有明显的压剪破坏形式：孔隙率对冲击载荷作用下岩石能量耗散起着重要作用；在冲击载荷作用下，随着岩石孔隙率的增加，岩石耗散的能量也增加。