主动围压和爆炸加载作用下岩石动态响应研究

摘要：

为了研究爆炸冲击下深部岩石的破碎过程,建立主动围压约束及中心孔爆炸加载实验装置,利用动态测试技术、高速摄像和数字图像相关方法,得到动静组合加载下岩石内部的应变场和表面裂纹扩展过程.基于Johnson-Holmquist本构模型,对不同围压下岩石爆炸动态响应进行了模拟研究.对比结果发现:围压在圆柱试件环向形成压缩预应力,减弱了爆炸柱面波产生的环向拉伸破坏,破碎区半径、裂纹数目和裂纹几何尺寸随着围压的增大显著减小;距离炮孔越远,爆炸应力波强度降低、围压对裂纹的止裂作用逐渐增强.结合弹性力学和柱面弹性波理论对动静加载下应力场的变化进行分析发现,围压产生的环向压缩应力减小了爆炸形成的拉伸破坏,这一结论与实验结果相同.数值模拟结果表明:yon Mises应力场随围压的升高而增强,而环向拉伸破坏随围压的升高而减弱,不同围压下的破碎半径和裂纹形态与实验结果基本一致.

关键词：兵器科学与技术、岩石材料、爆炸载荷、主动围压、图像相关方法、Johnson-Holmquist损伤本构模型

所属期刊栏目：38

分类号：O347.3(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金项目51374038

在线出版日期：2018-02-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2395-2405