双孔切槽爆破裂纹扩展的动焦散实验

应用爆炸加载动态焦散线测试系统,研究了不同切槽方式下,双孔同时起爆时贯穿裂纹的扩展行为及裂纹尖端应力强度因子的变化情况.实验结果表明：炮孔间两切槽方向优先扩展的主裂纹,裂纹尖端并未直接相遇,而是发生偏转并移向异方已经形成的裂纹.裂纹扩展速度先减小,振荡变化后逐渐升高到峰值,随后减小,振荡变化后直至裂纹止裂.应力强度因子KI由初始时的最大值迅速减小,反复振荡后,又逐渐增大至第2个峰值,之后开始减小.定性的分析了应力波与裂纹尖端相互作用机理.     

节理介质中爆炸裂纹扩展的细观行为研究

利用爆炸加载动焦散测试系统 ,进行了有机玻璃材料的透射式动焦散模型试验 ,对含人工节理的材料中爆生裂纹扩展的细观行为进行了研究 ,获得了爆生裂纹扩展穿过节理的一般规律 .试验表明 ,爆生裂纹穿过节理时 ,并不是直接沿原方向 ,而是偏离一段距离后继续扩展 ,爆生裂纹的扩展与切缝和节理的夹角以及炮孔与节理间的距离有直接关系 .对穿过节理前后爆生裂纹尖端应力强度因子的定量分析结果表明 ,由于节理的影响 ,应力强度因子存在 2个峰值点     

法向压缩载荷对II型裂纹扩展的影响规律研究

压剪共同作用下裂纹是地下岩体中广泛存在的,为了研究法向压缩载荷对剪切型即II型裂纹扩展的影响规律,利用砂岩制作了单边裂纹试件,通过岩石剪切实验系统对不同法向压缩载荷作用下的裂纹进行了剪切实验研究,结果表明法向压缩载荷对裂纹的起裂及扩展起到抑制作用,随着裂纹法线压缩载荷的增大,裂纹起裂角逐渐减小;同时,得出法向压缩载荷与II型裂纹极限应力强度因子之间的关系,随着法向压缩载荷增大,岩石II型裂纹极限应力强度因子也随之增大。运用ABAQUS模拟软件,对不同压缩载荷作用下压剪裂纹的扩展进行模拟研究,得出了裂纹尖端II型应力强度因子随压缩载荷的变化规律。     

掏槽控制爆破动焦散试验研究

运用焦散线法基本原理，建立了性能稳定的爆炸加载测试系统．用普通药包掏槽爆破和切缝药包掏槽控制爆破进行了透明材料模型的透射式动焦散试验对照试验，结果表明，在相同药量的情况下，普通药包掏槽爆破的裂纹在各炮孔周围为随机分布，裂纹数目多且较短，各掏槽炮眼间没有形成贯通裂纹，其焦散斑随裂纹分布；采用切缝药包掏槽控制爆破的裂纹主要沿切缝方向分布且较长，各掏槽炮眼间形成贫通裂纹，焦散斑主要分布在切缝方向上．最后探讨了掏槽控制爆破的机理．     

裂纹动态扩展的边界元模拟

采用时域边界元法对动态载荷作用下材料中裂纹的快速扩展过程进行数值模拟.计算中,裂纹动态扩展方向根据最大周向应力准则确定,扩展瞬时速度基于二分法迭代确定.在每个扩展时间步,通过在运动裂尖添加新的裂纹单元来模拟裂纹扩展.算例与实验及数值结果进行对比,验证了该方法的准确性.     

SHPB动态巴西劈裂裂纹起裂及扩展研究

利用中南大学SHPB试验系统,对冬瓜山铜矿深部采集的大理岩进行了动态劈裂实验。结合高速摄影技术和在试样上粘贴一系列的应变片开展动态劈裂时试样裂纹起裂及扩展研究。结果显示,高速摄影可以清晰地看出试样的破坏全过程,简便直观。应变片可以记录加载直径上各点的应变时程曲线,从应变曲线上可以看出,试样的破坏并不一定从中心开始,当试样存在损伤或是弱面时,可能从损伤的部分开始起裂。裂纹扩展的速率大约是其P波波速的一半左右。高速摄影可以清楚地看出试样的整个破坏过程,但是成本较高,不能直接得到加载直径上各点的应变历程和破坏时间。在试样上粘贴一系列的应变片简单易行,成本较低,而且可以捕捉试样上各点的应变历程和破坏时间。     

Q235钢裂纹扩展参数的实验测定

材料的疲劳裂纹扩展参数是材料的固有特性 ,是开展裂纹监控的重要参数。为了开展对 Q2 35钢的裂纹进行有效的监测 ,用实验测量了计算 Q2 35钢材料的疲劳裂纹扩展速率的两个参数。这两个参数的测定 ,是对 Q2 35钢材料特性参数的补充。     

铸铁材料的复合型断裂实验研究

着重对含有裂纹的铸铁材料进行了实验研究,经过实验结果分析,比较,得到一些对工程设计及应用具有实际意义的结论。     

粘弹性材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场

建立了粘弹性材料Ⅲ型动态扩展裂纹的力学模型 ,求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近解 .当粘性幂指数n≤ 3时 ,(σ ,ε) ∝r-1/2 ;当n >3时 ,(σ ,ε) ∝r-1/(n-1) ;当n→∞时 ,应力、应变场的奇异性消失 .裂尖场主要受粘性幂指数n和马赫数M控制 ,当M→ 0时 ,动态解趋于准静态解     

水力耦合作用下裂纹扩展演化机理的试验和颗粒流分析

在地应力不断变化的过程中,裂隙水压力的作用机理会变得十分复杂,为阐述裂隙水压力对裂纹扩展规律的影响,基于离散元理论和室内试验,研究了含单裂隙的水泥砂浆试件在单轴压缩和内水压共同作用下的裂纹演化机理。结合岩石颗粒低渗透性的特点,修正了流体与颗粒之间相互作用的计算法则,并改进了流体域参数的计算方法,提出了一种更加适用于脆性岩石的流固耦合模型。研究结果表明：当裂隙倾角为450,内水压为1MPa时,翼裂纹在初始萌生阶段时会沿着最大应力降方向扩展,其扩展方向基本与裂隙平面垂直,并在扩展的过程中使裂纹尖端附近的拉应力消散。试样轴向应力达到峰值后,次生裂纹大量萌生,微裂纹数目随轴向应变增加呈指数关系增长,同时预制裂隙尖端的压应力场得到释放。与传统水压致裂机理不同,水压力并不会沿着萌生的新裂纹一直扩散,在恒定内水压作用下,由于裂隙尖端一直存在部分压应力场,水压力只会沿着翼裂纹扩散,并没有扩散到已经贯通的次生裂纹中。在轴向应力不断变化的情况下,颗粒之间的孔径处于动态变化之中,反过来对水压力的变化规律产生影响,从而形成了3种不同类型的水压变化规律,类型Ⅰ：水压力随轴向应变增加至峰值后迅速下降,但下降幅度不大,之后水压会随轴向应变增加而上升;类型Ⅱ：水压力随轴向应变增加一直增加;类型Ⅲ：水压力随轴向应变增加至峰值后迅速跌落至0MPa,水压力最终消散。     

Propagation and Coalescence of Blast-Induced Cracks in PMMA Material Containing an Empty Circular Hole Under Delayed Ignition Blasting Load by Using the Dynamic Caustic Method

In this paper, dynamic caustic method is applied to analyze the blast-induced crack propagation and distribution of the dynamic stress field around an empty circular hole in polymethyl methacrylate (PMMA) material under delayed ignition blasting loads. The following experimental results are obtained. ① In directional-fracture-controlled blasting, the dynamic stress intensity factors (DSIFs) and the propagation paths of the blast-induced cracks are obviously influenced by the delayed ignition. ② The circular hole situated between the two boreholes poses a strong guiding effect on the coelesence of the cracks, causing them to propagate towards each other when cracks are reaching the circular hole area. ③ Blast-induced cracks are not initiated preferentially because of the superimposed effect from the explosive stress waves on the cracking area. ④ By using the scanning electron microscopy (SEM) method, it is verified that the roughness of crack surfaces changes along the crack propagation paths.     

用UDEC模拟爆炸波在节理岩体中的传播

离散元程序 UDEC与有限差分程序 AUTODYN- 2 D相结合 ,用于模拟节理岩体中爆炸波的传播和节理对波传播的影响 .AUTODYN- 2 D用来模拟地下爆炸过程及生成的爆炸波 ,并输入到 UDEC,然后用 UDEC来模拟爆炸波在节理岩体中的传播 .研究表明 ,UDEC与 AUTO-DYN- 2 D相结合的方法在模拟爆炸过程和爆炸波在节理岩体中的传播是适合的