冲击荷载作用下石灰岩损伤研究

发布时间：2023-04-01 17:21

　　以霍普金森压杆系统为实验手段,以石灰岩为研究对象,开展不同应变率下的常规冲击实验和相同幅值条件下的循环冲击实验。通过冲击实验研究不同加载条件下岩石的动态力学特性、能量消耗情况,以及分析岩石的损伤演化规律。再运用GDEM-Block Dyna数值模拟软件针对不同初始损伤情况的岩石模型进行数值模拟,得出不同初始损伤程度在不同加载条件下的岩石损伤破坏规律和裂纹扩展规律。主要内容和结论如下:1)完成岩石试件的加工制备和岩石试件基本力学参数的测定,分析了岩石强度和能量变化规律。得到岩石的抗压强度随着应变率的增加而增大;岩石单位体积吸收能与应变率呈线性关系。2)通过循环冲击实验得到岩石在相同的外部条件下,随着冲击次数的增加,岩石的初始弹性模量相同,变形模量逐渐减小,随着循环次数的增加,岩石的峰值应力逐渐减小,岩石的最大应变逐渐增加。3)对于完整岩石,左右两侧最先起裂,然后试件内部开始产生裂纹,直至岩石破坏。随着加载速度的增加,岩石裂纹的起裂时间越小,扩展速度越快,岩石破坏所用的时间越短,破碎程度越大,应力到达峰值的时间越短,峰值应力越大。4)对于含损伤岩石,岩石破裂均在裂纹尖端起裂。随着岩石内裂纹...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩石损伤研究现状
        1.2.2 岩石SHPB实验研究现状
        1.2.3 循环荷载作用下岩石力学特征研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线图
第2章 常规冲击压缩下石灰岩力学特性研究
    2.1 实验前的准备工作
    2.2 SHPB动静组合加载装置
    2.3 SHPB系统实验原理
    2.4 单轴冲击压缩实验及其结果分析
        2.4.1 不同应变率加载下岩石的力学特性
        2.4.2 不同应变率加载下岩石的能量传递规律
    2.5 本章小结
第3章 循环冲击压缩下石灰岩损伤研究
    3.1 引言
    3.2 三维SHPB实验装置
    3.3 三维SHPB实验
        3.3.1 实验方案
        3.3.2 实验步骤
        3.3.3 实验结果分析
    3.4 损伤变量变化规律研究
    3.5 本章小结
第4章 基于GDEM的石灰岩损伤数值模拟研究
    4.1 软件介绍
    4.2 模拟条件设定与模型验证
        4.2.1 建立模型和划分网格
        4.2.2 材料参数及模型单元设置
        4.2.3 模拟边界条件和阻尼设置
        4.2.4 模型的实验验证
    4.3 不含裂纹岩石冲击破坏数值模拟
        4.3.1 冲击作用下岩石裂纹发育演化过程
        4.3.2 冲击作用下岩石应力应变演化过程
        4.3.3 不同冲击速度下岩石损伤破坏演化过程
    4.4 含单裂纹岩石冲击破坏数值模拟
        4.4.1 模型建立及裂纹参数设定
        4.4.2 冲击作用下预制单裂纹岩石破裂扩展演化过程
        4.4.3 冲击作用下预制单裂纹岩石应力应变演化过程
        4.4.4 不同冲击速度下预制单裂纹岩石损伤破坏演化过程
    4.5 含双裂纹岩石冲击破坏数值模拟
        4.5.1 冲击作用下预制双裂纹岩石破裂扩展演化过程
        4.5.2 冲击作用下预制双裂纹岩石应力应变演化过程
        4.5.3 不同冲击速度下预制双裂纹岩石损伤破坏演化过程
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
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本文编号：3777549